Proyecto Final de Graduación - repositorio.sibdi.ucr.ac...

UNIVERSIDAD DE COSTA RICA

FACULTAD DE INGENIERIA

ESCUELA DE INGENIERIA MECANICA

PROYECTO FINAL DE GRADUACION PARA OPTAR POR EL GRADO DE LICENCIATURA EN INGENIERIA MECÁNICA

Diseño y elaboración de materiales didácticos para los cursos del área de Diseño Mecánico de la Carrera de

Ingeniería Mecánica

José Alberto Rodríguez Porras, 802724

Ciudad Universitaria Rodrigo Facio

Agosto 2014

Proyecto Final de Graduación

Tribunal Examinador

Esta tesis fue aceptada por el Tribunal Examinador de la Escuela de Ingeniería Mecánica

de la Universidad de Costa Rica, como requisito para optar por el grado de Licenciatura.

, 1) $ .

lng. Rodotfó Soto Urbina, M Se. Asesor Director

__,// (

?lp 4~{ t _:=> __ _ fng. Cario Magno Vindas Palma.

'Asesor Interno

lnga. Hennia Cavallini Solano, MSc. Asesora Externa ·

lng. Álvaro Sequeira Montero, MSc. Representante del director Escuela de Ingeniería Mecánica

~/( ln; Marcovink~o cal:~ vargas, MsA. --Profesor Coordinador Comisión de Trabajo Final de Graduación

11


III

Agradecimientos

Agradezco profundamente a mis tutores Rodolfo Soto, Carlo Magno Vindas, y

especialmente a Hennia Cavallini, de quien he recibí el apoyo incondicional

durante todo el desarrollo de este proyecto.

A mi esposa, Lilliana por todo su apoyo y su paciencia durante todas las noches y

fines de semana que dediqué a este trabajo.


IV

“Dime y lo olvido, enséñame y lo recuerdo, involúcrame y lo aprendo.”

Benjamín Franklin

Tabla de Contenido

Resumen ........................................................................................ 5

Capítulo 1 ....................................................................................... 6

Introducción .................................................................................... 6

Objetivos ....................................................................................................................... 6

1.1.1 Objetivo General ........................................................................................... 6

1.1.2 Objetivos Específicos ................................................................................... 6

Justificación ................................................................................................................... 7

Alcances del proyecto ................................................................................................... 9

Capítulo 2 ......................................................................................10

Marco Teórico ................................................................................10

2.1 Definiciones........................................................................................................... 10

2.1.1 Didáctica ..................................................................................................... 10

2.1.2 Material didáctico ........................................................................................ 11

Importancia de los materiales didácticos. .................................................................. 12

Tipos de material didáctico ......................................................................................... 13 a. Soporte papel .................................................................................................... 13

b. Técnicas blandas ............................................................................................... 13

c. Audiovisuales y medios de comunicación. ......................................................... 13

d. Sistemas informáticos ........................................................................................ 13

2.1.3 Pizarras. ..................................................................................................... 13

2.1.4 Audiovisuales. ............................................................................................ 14

2.1.5 Sistemas informáticos. ................................................................................ 14

2.1.6 Modelos tridimensionales. .......................................................................... 17

Utilización de materiales didácticos en la formación universitaria ............................ 18 2.1.7 Uso de materiales didácticos en la carrera Ingeniería mecánica................. 19

Las encuestas .............................................................................................................. 20

2.1.8 Definición .................................................................................................... 20

2.1.9 Tipos de encuestas. .................................................................................... 21

2.1.10 Condiciones de aplicación de una encuesta. .............................................. 22


2

2.1.11 Ventajas y desventajas de la encuesta. ...................................................... 23

2.1.11.1 Ventajas .............................................................................................. 23

2.1.11.2 Desventajas ......................................................................................... 24

2.1.12 Requerimientos y atención del investigador en la aplicación de encuestas 25

Capítulo 3. .....................................................................................27

Diseño de materiales didácticos para los cursos del área de diseño mecánico ............................................................................................27

Modelos Tridimensionales para Ingeniería Mecánica ................................................ 27

Requerimientos para el diseño de modelos didácticos tridimensionales .................. 29

3.1.1 Requerimientos generales .......................................................................... 29

3.1.2 Requerimientos para el área de diseño mecánico ...................................... 30

Selección de modelos tridimensionales para este proyecto ...................................... 31

3.1.3 Procedimiento empleado para la selección, diseño y construcción de modelos 31

3.1.3.1 Análisis de contenidos de los cursos. ...................................................... 32

3.1.3.2 Identificación de los conceptos principales .............................................. 33

3.1.3.3 Encuesta a profesores y estudiantes de la carrera .................................. 34

3.1.3.4 Resultado de Encuesta a profesores....................................................... 38

3.1.4 Selección de los mecanismos a elaborar .................................................... 40

3.1.5 Diseño de los modelos didácticos seleccionados. ...................................... 41

3.1.6 Construcción de montajes. ......................................................................... 42

3.1.7 Pruebas de funcionamiento. ....................................................................... 43

3.1.8 Diseño de prácticas de laboratorio. ............................................................. 44

Capítulo 4 ......................................................................................46 Conclusiones y Recomendaciones ................................................46 4.1 Conclusiones ...............................................................................46 4.2 Recomendaciones ........................................................................48 Capítulo 5. .....................................................................................50 Bibliografía .....................................................................................50 ANEXO A .......................................................................................55 FOTOGRAFIAS DE LOS MECANISMOS ELABORADOS .............55

Montaje #1 .................................................................................................... 56

Montaje #2 .................................................................................................... 57


3

Montaje #3 .................................................................................................... 58

Montaje #4 .................................................................................................... 59

Montaje #5 .................................................................................................... 60

Montaje #6 .................................................................................................... 61

Montaje #7 .................................................................................................... 62

Montaje #8 .................................................................................................... 63

Montaje #9 .................................................................................................... 64

ANEXO B .......................................................................................65 PRÁCTICAS DE LABORATORIO DISEÑADAS ............................65 ANEXO C .......................................................................................99 PROGRAMAS DE LOS CURSOS DE MECANISMOS Y DINÁMICA

DE MÁQUINAS ..................................................................................99 ANEXO D ..................................................................................... 109 ENCUESTA DE OPINION DIRIGIDA A ESTUDIANTES .............. 109 ANEXO E ..................................................................................... 113 ENCUESTA DIRIGIDA A PROFESORES DE LA ESCUELA DE

INGENIERIA MECANICA ................................................................. 113

Índice de Figuras

Figura 1: Mecanismo de engranajes. Fuente: el autor. ....................................... 68 Figura 2: Sistema de transmisión por fajas y poleas. Fuente: el autor. .............. 71 Figura 3: Sistema de transmisión por piñones y cadenas. Fuente: el autor. ...... 75 Figura 4: Mecanismo de Rueda de Ginebra. Fuente: el autor. ............................ 79 Figura 5: Tipos de levas. Fuente: el autor. .......................................................... 82 Figura 6: Tipos de seguidor para levas. Fuente: el autor. ................................... 82 Figura 7: Unión universal. Fuente: el autor.......................................................... 85 Figura 8: Equipo para análisis de vibraciones en máquinas rotativas. ................. 89 Figura 9: Representación de un elemento rotativo sólido. ................................... 92 Figura 10: Disco de pruebas. Fuente: el autor. ................................................... 94 Figura 11: Ubicación de la masa de desbalance. Fuente: el autor. ..................... 95 Figura 12: Línea auxiliar AP. Fuente: el autor. .................................................... 96 Figura 13: Nueva posición de equilibrio. Fuente: el autor. .................................. 97 Figura 14: Diagrama de fuerzas para la nueva posición de equilibrio. ................. 97 Figura 15: Ubicación del punto R en donde se debe aplicar la masa de balanceo. .............................................................................................................................. 98


4

Índice de Tablas

Tabla 1: Tipos de encuestas ........................................................................................... 21 Tabla 2: Lista de mecanismos didácticos confeccionados. ............................................. 43 Tabla 3: Prácticas de laboratorio diseñadas. .................................................................. 45 Tabla 4: Modelos de balanceo según relación del rotor. ................................................. 93

Índice de Gráficos

Gráfico 1: Información demográfica de los estudiantes participantes .................. 35 Gráfico 2: Porcentaje de estudiantes que han llevado materias en el Área de Diseño Mecánico, por curso. ................................................................................. 36 Gráfico 3: Porcentaje de estudiantes que han llevado materias en el Área de Diseño Mecánico donde el profesor utilizó material didáctico, por curso. ............. 36 Gráfico 4: Opinión de los estudiantes sobre el impacto de los materiales didácticos en los cursos ........................................................................................ 37 Gráfico 5: Porcentaje de estudiantes que cree que habría sido beneficioso utilizar material didáctico como apoyo por curso. ............................................................. 37 Gráfico 6: Cantidad de cursos que han impartido los profesores participantes .... 38 Gráfico 7: Cursos IM impartidos por los profesores participantes ........................ 38 Gráfico 8: Testimonio de los profesores sobre si han contado con materiales didácticos en sus cursos ....................................................................................... 39 Gráfico 9: Tipo de material didáctico utilizado por los profesores ........................ 39 Gráfico 10: Tipo de material didáctico considerado útiles por los docentes ......... 40


5

Resumen

El presente proyecto consiste en el diseño y construcción de materiales didácticos para utilizar en los cursos del área de diseño, de la carrera de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Costa Rica. El autor realizó una investigación para determinar la importancia del uso de estos materiales en la enseñanza universitaria, y cuáles deben ser sus características para obtener el mejor provecho de los mismos.

Se estudió el contenido de los cursos del área de diseño mecánico para determinar los conceptos más importantes que se deseaba reforzar con el uso de los materiales didácticos. Se determinó que la mejor alternativa en cuanto al tipo de materiales didácticos para el área de estudio, son las maquetas mecánicas o modelos tridimensionales. Una vez que se identificaron los conceptos, se realizaron consultas a estudiantes y profesores de la carrera de Ingeniería Mecánica, por medio de encuestas, para conocer su opinión sobre la necesidad y experiencia del uso de modelos tridimensionales.

Con base en la información recopilada durante la etapa de investigación, se procedió a realizar el diseño, construcción y prueba funcional de un conjunto de nueve modelos tridimensionales relacionados con los conceptos identificados previamente.

Lo materiales elaborados en este proyecto podrán ser utilizados en forma separada en diferentes cursos del área de diseño mecánico, y también se podrán utilizar en conjunto en un eventual curso, denominado “Laboratorio de Mecanismos”.

Con el propósito de lograr el mayor aprovechamiento, se diseñaron ocho prácticas de laboratorio en las que se utilizarán los materiales didácticos.

El autor considera que este proyecto servirá de base para continuar desarrollando materiales didácticos para diferentes cursos de la carrera de Ingeniería Mecánica.


6

Capítulo 1

Introducción

Objetivos

1.1.1 Objetivo General

Este proyecto tiene como objetivo el diseño y construcción de un conjunto de

montajes mecánicos que puedan ser utilizados como material didáctico de apoyo

en los cursos del área de diseño mecánico de la carrera de Ingeniería Mecánica.

1.1.2 Objetivos Específicos

Dotar a los profesores de la Escuela de Ingeniería Mecánica de una

herramienta didáctica para facilitar la enseñanza en los cursos del área de

diseño mecánico.

Dotar a los estudiantes de una herramienta didáctica que les permita el

contacto directo con los mecanismos y elementos de máquina estudiados

en clase.

Facilitar a los estudiantes la comprensión de los fundamentos de la

mecánica a través de la observación, manipulación y análisis de

mecanismos reales.


7

Justificación

En algunas áreas de la carrera de Ingeniería Mecánica se utilizan materiales

didácticos especializados como elementos de apoyo a la formación teórica.

Podemos mencionar los equipos para ensayos de materiales, los equipos de

refrigeración, mecánica de fluidos y el taller mecánico entre otros. Sin embargo, la

escuela no cuenta con materiales de apoyo para los cursos del área de diseño

mecánico.

En la mayor parte de los cursos del área de diseño mecánico (estática, dinámica,

mecanismos, dinámica de máquinas, elementos de máquinas entre otros) se

realiza análisis estático y dinámico de mecanismos. Desafortunadamente para los

estudiantes y para el cuerpo docente, el proceso de enseñanza se centra en el

uso de libros de texto sin tener contacto con elementos reales.

Para asegurar una mejor comprensión del funcionamiento de los mecanismos o

elementos de máquina es muy importante el contacto directo de los estudiantes

con elementos de máquina reales, que le permitan ver en la práctica, la aplicación

de los conocimientos teóricos que adquiere en las salas de clase. La realización

de prácticas con mecanismos motiva a los estudiantes a la investigación y diseño

de proyectos, y les permite desarrollar habilidades, destrezas, innovación y

creatividad.

Un excelente sitio en donde los futuros ingenieros mecánicos podrían observar los

elementos mecánicos en el contexto real es en la industria. Infortunadamente,


8

lograr esta experiencia en las empresas industriales no es una tarea fácil por

varias razones:

- Por razones de seguridad, de confidencialidad, de disponibilidad de tiempo,

de espacio y recursos técnicos entre otros, es muy difícil conseguir una

empresa cuyos jerarcas estén dispuestos a recibir estudiantes sin

experiencia, para analizar el funcionamiento de su maquinaria;

- La variedad de mecanismos que se estudian en los cursos del área de

diseño mecánico es muy extensa y difícil hallarlos todos en una sola

empresa;

- En la mayoría de los casos, es necesario desarmar una máquina para

poder analizar los diferentes mecanismos que la conforman y los

estudiantes no cuentan con la experiencia ni con las herramientas

necesarias para llevar a cabo estas labores.

Considerando las razones anteriormente expuestas, resulta obvio que es

necesario recurrir a otra alternativa para lograr obtener la experiencia deseada.

Una alternativa viable para lograr que los estudiantes tengan contacto directo con

los elementos de máquina consiste en dotar a la Escuela de Ingeniería Mecánica

de un conjunto de mecanismos o elementos de máquinas reales, que esté a

disposición de los alumnos y del cuerpo docente para su estudio.

A nivel internacional, son muy pocas las empresas que fabrican material didáctico

para la enseñanza de la Ingeniería Mecánica, y en nuestro país, no se conoce


9

ninguna. Por este motivo, una buena opción consiste en fabricar nuestros propios

materiales didácticos.

Alcances del proyecto

En el proceso formativo de los estudiantes de Ingeniería Mecánica existen varios

cursos relacionados con el diseño mecánico, como lo son Mecánica I (Estática),

Mecánica II (Dinámica), Mecanismos, Dinámica de Máquinas, Elementos de

Máquinas I y II, entre otros. La variedad de mecanismos que se pueden analizar

en estos cursos es tan amplia, que sería imposible crear material didáctico para

todos en un solo proyecto.

Con este proyecto se pretende crear material didáctico que se pueda utilizar en

forma independiente, en el estudio de diferentes temas y cursos, o en forma

integrada, para dar inicio a un laboratorio de mecanismos. Para ello se definirán

las características que debe cumplir el material didáctico requerido y

posteriormente se diseñarán y construirán montajes que representen un apoyo

didáctico para los profesores y estudiantes en el proceso de enseñanza

aprendizaje.

Los montajes que se construirán en este proyecto, serán acompañados de

instructivos para desarrollar prácticas dirigidas que ayuden a los estudiantes en el

aprendizaje de su funcionamiento y aplicaciones.


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Capítulo 2

Marco Teórico

2.1 Definiciones

2.1.1 Didáctica

El término “didáctica” proviene del griego “didajein” que significa enseñar, instruir,

exponer claramente. Es el nominativo y acusativo plural, neutro, del adjetivo

“didácticos”, derivado del verbo “didajein”, “didasco” (enseña, enseño), y que significa

lo relativo a la enseñanza, a la actividad de la instrucción. (1)

Según el diccionario de la Real Academia Española (2), la definición de didáctica

es:

1. adj. Perteneciente o relativo a la enseñanza.

2. adj. Propio, adecuado para enseñar o instruir. Método, género didáctico

Obra didáctica

3. adj. Perteneciente o relativo a la didáctica.

4. f. Arte de enseñar.

Según Labarrere y Valdivia 3“la disciplina pedagógica que elabora los principios

más generales de la enseñanza aplicables a todas las asignaturas, en su relación

1MEDINA, A. y SEVILLANO, M. L. (1990): Didáctica. Adaptación. El Currículum: fundamentación, diseño, desarrollo y evaluación. Madrid: UNED, 2 vols. 2Real Academia Española, Diccionario de la Lengua Española - Vigésima segunda edición. Versión en línea,http://www.rae.es/recursos/diccionarios/drae

http://www.rae.es/recursos/diccionarios/drae


11

con los procesos educativos y cuyo objeto de estudio lo constituye el proceso de

enseñanza aprendizaje”

Según Luis Alves de Matos (4), “La didáctica es la disciplina pedagógica de

carácter práctico y normativo que tiene como objeto específico la técnica de la

enseñanza, esto es, la técnica de incentivar y orientar eficazmente a los alumnos

en su aprendizaje”

2.1.2 Material didáctico

La organización Comités Interinstitucionales para la Evaluación de la Educación

Superior, CIEES (2000) (5) define “materiales didácticos” como:

Elementos materiales utilizados en la actividad docente, tales como lecturas,

acetatos, videos, películas, entre otros.

Según Loayza Gallegos (6), “son los medios físicos en tanto vehiculizan un

mensaje a fines de enseñanza: los materiales educativos presentan contenidos a

través de uno o más medios”.

3Labarrere, G. Valdivia. G. Pedagogía. La Habana. Pueblo y Educación, 1988.

4Mattos, Luis Alves de. Compendio de didáctica general (1974). Segunda edición. Buenos Aires, editorial Kapelusz. 5Comité de Ciencias Sociales y Administrativas, CCSyA (2000).Criterios para Evaluar Programas Académicos de Licenciatura y Posgrado, (CIEES), México. 6Loayza Gallegos, Juana Rita. Material Educativo (1988). Lima Perú, INIDE. Págs. 79-86.

http://www.bnm.me.gov.ar/cgi-bin/wxis.exe/opac/?IsisScript=opac/opac.xis&dbn=BINAM&tb=aut&src=link&query=MATTOS,%20LUIZ%20ALVES%20DE&cantidad=&formato=&sala=1


12

Pablo Morales (7) define en su obra: “Se entiende por material didáctico al

conjunto de medios materiales que intervienen y facilitan el proceso de

enseñanza-aprendizaje”.

Importancia de los materiales didácticos.

Para los educadores es muy importante transmitir la mayor cantidad de

conocimientos a sus estudiantes, y que esos conocimientos sean asimilados por

ellos de la mejor forma posible. Con este propósito, los educadores utilizan

instrumentos que permitan a sus estudiantes, una mayor y más rápida

comprensión e interpretación de las ideas. Estos instrumentos se denominan

“materiales didácticos”. El conocimiento es percibido por las personas a través de

diferentes sentidos, y es sabido, que en tanto utilicemos mayor cantidad de

sentidos para percibir un objeto o un evento, más fácil será nuestra comprensión

del mismo y más fácil será mantener en nuestra mente esa información. No

obstante, cada persona posee diferentes aptitudes y su respuesta a los diferentes

estímulos sensoriales, es particular. De lo anterior, se justifica la importancia de

utilizar recursos didácticos que ofrezcan la mayor estimulación sensorial posible.

7Morales Muñoz, Pablo Alberto. Elaboración de material didáctico. (2012). Primera edición. Red Tercer Milenio.


13

Tipos de material didáctico

Considerando la definición de Morales “medios materiales que intervienen y

facilitan el proceso de enseñanza-aprendizaje”, los tipos materiales didácticos son

prácticamente ilimitados.

Existen diferentes formas de clasificar los materiales didácticos. Una de las

clasificaciones más empleadas es la que propone Moreno (8):

a. Soporte papel Libros de divulgación, de texto, de consulta, de información, de información y actividades, de actividades diversas; cuadernos de ejercicios, auto correctivos; diccionarios, enciclopedias; carpetas de trabajo, folletos, guías, catálogos, etc.

b. Técnicas blandas Pizarras, rotafolio, paneles, carteles, franelogramas, dioramas, etc.

c. Audiovisuales y medios de comunicación. Sistemas de audio: reproducción, grabación, radio, televisión, video. Imagen: fotografía, diapositivas, retro proyección, video, televisión, cine. Sistemas mixtos: prensa escrita, fotonovelas, foto relatos, tebeos, carteles, diaporamas.

d. Sistemas informáticos Paquetes integrados (procesadores de texto, bases de datos, hojas de cálculo, presentaciones, etc.), programas de diseño y fotografía, hipertextos e hipermedia, sistemas multimedia, sistemas telemáticos, redes, internet, correo electrónico, chat, video conferencia, etc.

2.1.3 Pizarras.

Siendo las pizarras, uno de los recursos más antiguos utilizados por los

instructores, las innovaciones tecnológicas no han reemplazado el uso de las

8Moreno Herrero, Isidro (2004). La utilización de medios y recursos didácticos en el aula.

Departamento de Didáctica y Organización Escolar, Facultad de Educación, Universidad Complutense de Madrid.


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pizarras, incluso las más básicas. Hoy en día, aún se utilizan las pizarras

convencionales de tiza o de marcadores, pero han surgido nuevas opciones como

las pizarras electrónicas. Quizás, los motivos de la permanencia de las pizarras

convencionales, sean su bajo costo, facilidad de instalación e incluso de

improvisación. En la antigüedad, muchos maestros improvisaban pizarras en la

arena, en las que escribían con una varilla de madera.

2.1.4 Audiovisuales.

En esta clasificación incluimos los carteles, las grabaciones de audio, la música,

los videos, las películas, presentaciones con aplicaciones informáticas y

programas de televisión entre otros.

2.1.5 Sistemas informáticos.

Dentro de esta clasificación, podríamos mencionar dos categorías: por un lado, los

programas o “software” de diseño y simulación, que son utilizados en la clase para

facilitar cálculos y realizar simulación de procesos reales para estudiar y por otro

lado, las aplicaciones o plataformas de enseñanza por computadora. Dentro de

estas últimas podemos mencionar las plataformas de educación en línea que

pueden ser empleadas para la formación presencial y para la educación a

distancia. Dada la gran importancia que tienen hoy en día estos conceptos en la

enseñanza, profundizaremos en el tema.


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Educación a distancia. La educación a distancia es una modalidad

empleada desde hace muchos años por instituciones públicas y privadas de

todo el mundo, para facilitar el estudio a personas que tienen limitaciones

económicas, de tiempo o distancia para acudir a las clases presenciales

tradicionales. En el sistema de educación a distancia, los estudiantes

generalmente adquieren el material de estudio (libros de texto, discos de

audio y de video), realizan prácticas dirigidas y evaluaciones que envían

para su revisión por diferentes medios a la institución educativa.

Como reseña histórica, podemos hacer mención de una de las instituciones

pioneras en educación a distancia, la Escuela Hemphill Schools, fundada en

el año de 1920 por Ralph Hemphill en Vancouver, Canadá. Originalmente,

esa escuela impartía cursos presenciales de mecánica automotriz. En

1924 abrió el primer centro de estudios en los Estados Unidos, en la ciudad

de Los Ángeles, California y en 1944 introdujo el método de enseñanza a

distancia por correspondencia, con la opción en idioma español. En 1952 su

hijo y sucesor, Calvin R. Hemphill, se expandió su mercado a América

Latina e incorporó gran variedad de nuevas especializaciones de estudio,

que aún existen.

En nuestro país, es importante mencionar la Universidad Estatal a Distancia

(UNED), que utiliza el método de enseñanza a distancia. Los estudiantes

de la UNED adquieren el material de estudio cuando realizan su matrícula

presencial, lo leen y estudian, realizan prácticas y cuestionarios dirigidos, y


16

una vez al mes, asisten a clases presenciales con un tutor para aclarar

dudas y realizar pruebas escritas.

Educación en línea. Con ese término nos referimos a la educación a

distancia que se lleva a cabo utilizando la red de internet, combinando gran

cantidad de recursos audiovisuales, para dar lugar a un nuevo concepto de

“aula virtual”. Se le llama así, porque sin ser un espacio físico, el aula

virtual es un sitio “web” que cuenta con materiales de estudio,

presentaciones y herramientas de evaluación entre otros, todos estos,

almacenados en un computador ubicado en cualquier parte del mundo, que

son transmitidos por profesores, en forma sistemática, a sus alumnos,

quienes pueden acceder desde cualquier ubicación geográfica. Este tipo de

formación virtual también es conocida por el término en inglés “e-learning”.

Los cursos en línea o “online” (traducción en inglés), pueden ser totalmente

a distancia, en cuyo caso son llamados cursos virtuales, o con una parte

que requiere presencia física de los estudiantes en un recinto educativo y

otra parte virtual, en cuyo caso se les llama bimodales.

Actualmente, las modalidades de educación a distancia tradicional han

cambiado, haciendo mayor uso de la tecnología del Aula Virtual. La

formación online crece en aceleradamente y está abriendo las puertas de la

educación a muchas personas que pueden capacitarse técnica o

profesionalmente sin limitaciones geográficas ni de horarios.


17

2.1.6 Modelos tridimensionales.

Dentro de una larga lista de ejemplos de este tipo de recursos, podemos

mencionar: las maquetas arquitectónicas, utilizadas por estudiantes, docentes y

profesionales de arquitectura e ingeniería civil, para presentar de una manera muy

realista, proyectos de obras que se van a construir; las maquetas mecánicas,

elaboradas por estudiantes, docentes y profesionales de ingeniería mecánica para

presentar, estudiar y ensayar máquinas y sus elementos; maquetas artísticas,

utilizadas para la representación a escala de una obra que se desea construir,

como monumentos y esculturas; muñecos, títeres y marionetas, utilizados para

representar personajes de la vida real y capturar la atención de los niños en

dramatizaciones, lectura de cuentos o historias, o juegos educativos.

Como indica Pablo Morales (9) “La dificultad que algunos estudiantes presentan

para interpretar el lenguaje, códigos y expresiones gráficas está entre los motivos

por los que se han utilizado las maquetas como método de representación

tridimensional que facilita la comprensión de las características constructivas de

los diferentes elementos y las operaciones necesarias para pasar de la

representación a la realidad.”

Gracias al desarrollo de nuevas y muy variadas aplicaciones de informática, hoy

en día se pueden confeccionar modelos tridimensionales por computadora que

ofrecen gran cantidad de ventajas, dentro de las cuales podemos mencionar:

9Morales Muñoz, Pablo Alberto. Elaboración de material didáctico. (2012). Primera edición. Red Tercer Milenio.


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- No requieren materiales de construcción.

- No requieren del uso de maquinaria para conformar piezas.

- Permiten reutilización de elementos e integración en nuevos modelos.

- Permiten observar los modelos desde diferentes ángulos.

- Permiten realizar cambios de escala rápidamente.

- Permiten realizar pequeñas modificaciones en muy poco tiempo.

- Permiten simular el movimiento e identificar puntos de fallo.

- Permiten simular el comportamiento de los materiales.

- Permiten simular el comportamiento de los modelos ante diferentes

condiciones de trabajo.

Utilización de materiales didácticos en la

formación universitaria

En la formación universitaria se han utilizado desde siempre, materiales

didácticos, que han evolucionado considerablemente con el desarrollo tecnológico.

Algunos instrumentos que hace algunos años fueron muy populares en las aulas,

como los proyectores de acetatos, los proyectores de transparencias y los

proyectores de opacos, entre otros, hoy en día ya no se utilizan, porque han sido

sustituidos por otras invenciones tecnológicas, como los proyectores multimedia y

las computadoras. Actualmente, es muy frecuente el uso de videos,

presentaciones multimedia, y computadoras personales en el aula, y los cursos de

ingeniería, no son la excepción. No obstante, los futuros ingenieros necesitan


19

practicar con elementos reales, o al menos, réplicas a escala, que posean las

características funcionales de uno real, de modo que los modelos tridimensionales

representan una excelente opción en la selección de materiales didácticos para la

enseñanza de la ingeniería.

2.1.7 Uso de materiales didácticos en la carrera Ingeniería mecánica

Por las características del trabajo profesional de los ingenieros mecánicos, los

estudiantes de esta carrera universitaria necesitan ver, tocar, armar y desarmar

para alcanzar el nivel requerido de comprensión de los elementos mecánicos. A lo

largo de la carrera de Ingeniería Mecánica, existen cursos que cuentan con

laboratorios, en donde los estudiantes realizan prácticas en diferentes áreas del

conocimiento. Podemos mencionar los cursos de física, química, mecánica del

sólido, metalurgia, sistemas de aire acondicionado, mecánica de fluidos, entre

otros. Sin embargo, en los cursos del área de Diseño Mecánico, una de las más

fuertes del programa de estudios, no se cuenta con muchos recursos didácticos.

De la experiencia práctica de Pérez Carrión (10) con el uso de maquetas en la

enseñanza de la ingeniería, podemos rescatar: “La mayoría de los alumnos tienen

10 Pérez Carrión, Teresa ; Ferreiro Prieto, Ignacio ; Pigem Boza, Ricardo; Tomás Jover, Roberto ; Serrano Cardona, Manuel ; Díaz Ivorra, Carmen. LAS MAQUETAS COMO MATERIAL DIDÁCTICO PARA LA ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE DE LA LECTURA E INTERPRETACIÓN DE PLANOS EN LA INGENIERÍA. Universidad de ALICANTE, España. Departamento de Expresión Gráfica y Cartografía.


20

dificultades para interpretar el lenguaje, códigos y convenciones de la expresión

gráfica. Por este motivo, entre otros, se han utilizado las maquetas como método

de representación tridimensional. Este método permite hacer comprensibles y

fácilmente interpretables las características constructivas de los diferentes

elementos y las operaciones necesarias para pasar de la representación del plano

a la ejecución en obra de la unidad representada.”

Es en los primeros cursos de esta área (Mecánica Estática, y Mecánica Dinámica),

en donde el estudiante inicia el estudio los sistemas de transmisión de movimiento

y transmisión de fuerzas, primero desde el punto de vista cinemático y luego,

desde el punto de vista de la cinética. Posteriormente, en cursos más avanzados

como Mecanismos y Dinámica de Máquinas, el estudiante analiza diferentes

mecanismos, que cumplen funciones particulares, y su integración en una

máquina para obtener una función útil. En todos esos cursos es muy deseable la

utilización de materiales didácticos, y desafortunadamente, no se cuenta con ellos.

Las encuestas

2.1.8 Definición

La encuesta es la técnica más antigua y utilizada en la investigación, ya que

permite obtener información de fuentes primarias : una encueta consiste en reunir

datos entrevistando gente “ (Stanton, Etzel, Walker, 2000), son instrumentos que

permiten que se obtenga información, a través de preguntas, personales,

telefónicas o por correo (Sandhusen, 2002), es un cuestionario estructurado que


21

se aplica a una población y está diseñado para obtener información específica de

los entrevistados (Malhotra, 2002). La encuesta realiza a todos los entrevistados

las mismas preguntas, en el mismo orden, y en una situación similar; de modo que

las diferencias son atribuibles a las diferencias entre las personas entrevistadas.

2.1.9 Tipos de encuestas.

Las encuestas se pueden definir dependiendo de los fines científicos, atendiendo

a su contenido, referidas a hechos a opiniones, y a actitudes motivaciones y

sentimientos, al procedimiento de administración del cuestionario: entrevista

personal, telefónica, vía correo y a la dimensión temporal en este caso

encuestas transversales y longitudinales. (García Fernando, 2000); también

se pueden clasificar dependiendo de los fines específicos de la investigación, del

procedimiento de administración del cuestionario, de la finalidad (Ballcells, 1994).

Existe una clasificación general que abarca diferentes posiciones que se presenta

a continuación:

Tabla 1: Tipos de encuestas

SEGÚN FINES CIENTIFICOS, EL OBJETIVO PRINCIPAL DE LA

INVESTIGACION

Exploratorias, descriptivas, explicitas, predictiva y evaluativa

SEGÚN SU CONTENIDO

Encuestas referidas a hechos, opiniones, a actitudes motivaciones o sentimientos

SEGÚN PROCEDIMIENTO DE ADMINISTRACION DEL CUESTIONARIO

Personal, Telefónica, postal, autor rellenada

SEGÚN DIMENSION TEMPORAL

Transversales o sincrónicas,

Longitudinales o diacrónicas: Retrospectivas y Prospectivas, diseño de


22

tendencias de Panel y de coherte

SEGÚN SU FINALIDAD

Político sociales, comerciales y encuestas con fines específicos

Visauta, 1989: 262-264

EXPLORATORIA: Se utiliza cuando la información previa del fenómeno a estudiar

es escasa o poco fiable.

DESCRIPTIVA: Definir la realidad, examinar un fenómeno para caracterizarlo y/o

para diferenciarlo de otro/s.

EXPLICATIVA: Determinar las relaciones de causa y efecto entre los fenómenos.

PREDICTIVA: Predecir el funcionamiento de un fenómeno.

2.1.10 Condiciones de aplicación de una encuesta.

La técnica de encuesta se aplica cuando la población es muy grande, y se

requiere obtener un perfil compuesto de una población determinada. Es decir las

encuestas son apropiadas para hacer estudios descriptivos de poblaciones y

arrojan datos que sirven con fines explicativos. (Babbie 2000)

El investigador ha de decidir si aplicará personalmente los cuestionarios o a

través de encuestadores, vía telefónica o correo electrónico. Esta decisión vendrá

condicionada, en gran parte, por el tamaño de la muestra. Si la muestra es

pequeña, lo mejor es que la aplicación realice el propio investigador en aras de


23

una mayor efectividad. Cuando la muestra es grande (cientos o miles de

personas) es conveniente realizarla con encuestadores. Antes de aplicar un

instrumento este se debe de haber validado y las personas que aplican el

instrumento deben de capacitarse antes de aplicarlo.

En los artículos estudiados, para el caso de trabajar con docentes y estudiantes,

los investigadores aplican cuestionarios vía correo electrónico.

2.1.11 Ventajas y desventajas de la encuesta.

2.1.11.1 Ventajas

- Permite planificar previamente qué es lo que se va a preguntar, de tal

manera que asegura que no se olvidarán los puntos más importantes, y

que se precisará tanto como se desee en las preguntas.

- Las encuestas son útiles para describir las características de una

población grande. Si se elige bien una muestra probabilística y se combina

adecuadamente con un cuestionario se pueden hacer predicciones muy

certeras de una población. Cuando se trabaja con encuestas auto

administradas se puede trabajar con muestras muy grandes, son ideales

para análisis descriptivos y explicativos en donde se deben de analizar

varias variables a la vez.

- En el caso de variables complejas, la encuesta permite desglosar estas

variables en distintos aspectos de las mismas, de tal manera que a través

de diversas preguntas se puede conocer la variable compleja.


24

- La encuesta permite la comparación con otras investigaciones que sobre

ese tema se hayan realizado. Además, pueden derivarse estudios

posteriores que profundicen o amplíen el tema en cuestión.

- Las encuestas permiten estandarizar los datos para un análisis posterior,

obteniendo gran cantidad de datos a un precio bajo y en un período de

tiempo corto.

- Las encuestas son una de las escasas técnicas de que se dispone para el

estudio de las actitudes, valores, creencias y motivos.

- Las técnicas de encuesta se adaptan a todo tipo de información y a

cualquier población.

- Las encuestas permiten recuperar información sobre sucesos acontecidos

a los entrevistados.

- Las encuestas son flexibles, se pueden formular muchas preguntas sobre

un tema determinado, además permiten formular definiciones

operacionales a partir de observaciones reales. (Babbie, 2000, 251-255)

- Si se tienen cuestionarios estandarizados se tiene una ventaja importante

en cuanto a la medición en general. Cuando se habla de cuestionarios

estandarizados se debe de tomar en cuenta, que se deben de ajustar

dependiendo del tipo de población. (Babbie, 2000, 251-255)

2.1.11.2 Desventajas

- Elaborar una encuesta es una tarea muy compleja que requiere prestar

atención a numerosos detalles.


25

- La encuesta requiere la colaboración del interesado. Esto conlleva que los

resultados de la misma estarán en función del número de personas que

respondan y de la precisión y/o sinceridad con que den esas respuestas.

- La encuesta no se adapta a las diferencias individuales, ya que el

cuestionario es fijo y no debe variarse.

- La encuesta da una información puntual, eso quiere decir que los datos que

se obtienen están sometidos a cambios en el tiempo.

- En algunos aspectos las encuestas son inflexibles, ya que los diseños

iniciales deben de permanecer inalterados, esto quiere decir que se deben

hacer las mismas preguntas de la misma forma siempre. Las encuestas no

pueden medir la acción social solo generan información personal, de

acciones pasadas o proyectos y acciones posibles o hipotéticas. Las

encuestas son débiles en el aspecto de validez y sólidas en confiabilidad.

(Babbie, 2000, 251-255)

2.1.12 Requerimientos y atención del investigador en la aplicación de

encuestas

No aparece ningún reporte directo requerimientos y atención que debe tener el

investigador a la hora de aplicar un cuestionario, pero se encuentran algunas

observaciones a lo largo de las lecturas realizadas de los artículos que se

presentan a continuación:

- Cuando se aplica en sitio: no deben de haber personas ajenas a la

población durante la prueba.


26

- No se deben compartir respuestas.

- Se obtiene mayor respuesta de parte de los estudiantes cuando el

cuestionario se aplica en sitio.

- Se debe de capacitar a las personas que aplican la prueba, se debe

conocer muy bien el cuestionario.

- Cuando las poblaciones son grandes se obtienen mayor cantidad de

respuestas vía correo electrónico.

- Los cuestionarios telefónicos no deben de ser muy largos y no deben de

contener muchas preguntas abiertas.

- Se deben de leer claramente las instrucciones antes de iniciar la

aplicación.

- No deben de haber distractores en el lugar de aplicación del

cuestionario.


27

Capítulo 3.

Diseño de materiales didácticos para los cursos del área de diseño mecánico

Modelos Tridimensionales para Ingeniería

Mecánica

Considerando todos sus beneficios y su afinidad con los temas de estudio, es

deseable que los modelos tridimensionales, sean parte de los materiales

didácticos utilizados en los cursos de la carrera de Ingeniería Mecánica.

Los modelos tridimensionales que se utilicen en esta carrera deben cumplir con

las siguientes características:

Tamaño y forma: Deben ser copias a escala, de menor o mayor

tamaño que el original, para facilitar la visualización y estudio de

todas sus partes.

Materiales de construcción: Estar elaborados preferiblemente con

materiales livianos y fáciles de trabajar.

Función: Pueden ser totalmente sólidos, para apreciar la geometría

externa y su funcionalidad externa, o con cortes, para analizar el

montaje y funcionamiento de elementos internos; de armar, para

estudiar la interacción entre las piezas y ofrecer diferentes

alternativas de integración; o modelos demostrativos para ver cómo

funciona una máquina.


28

Dentro de sus características podemos identificar muchas ventajas y algunas

desventajas:

Ventajas

Se pueden construir con materiales de bajo costo y facilidad de

conformado.

Permiten realizar observación, investigación y análisis.

Generan mayor atención de los estudiantes.

Aumentan el grado de satisfacción y motivación de profesores y

estudiantes.

Permiten al estudiante tener un acercamiento con la actividad real de la

profesión.

Permiten comprender más fácilmente los principios de funcionamiento.

Permiten replicar el funcionamiento de un mecanismo real, controlando

manualmente la velocidad para estudiar los principios de transmisión de

movimiento.

Permiten comprender la relación de las partes con el todo.

Permiten el contacto directo con mecanismos reales, sin correr riesgos.

Desventajas

Los alumnos pueden formarse ideas erróneas sobre las dimensiones y la

complejidad del mecanismo real.

Los modelos didácticos comerciales son costosos y difíciles de conseguir.


29

Algunos modelos pueden requerir mucho espacio, o bien, cuidados extre-

mos para almacenarlos.

Se requieren varios modelos de cada tipo para que todos los estudiantes de

un grupo de clase los puedan manipular.

Requerimientos para el diseño de modelos

didácticos tridimensionales

3.1.1 Requerimientos generales

Para lograr su máximo aprovechamiento, y el cumplimiento de los objetivos, los

materiales didácticos deben cumplir con los siguientes requerimientos:

Deben ser fáciles de utilizar y permitir ser utilizados tanto por los profesores

como por los alumnos.

No deben requerir más de una persona para ser utilizados, pero si lo deben

permitir.

Deben promover la realización de otras actividades complementarias para

reforzar conocimientos, como prácticas de laboratorio o resolución de

ejercicios.

Deben permitir el ritmo de trabajo propio de cada estudiante.

Deben estimular el esfuerzo cognitivo, facilitando aprendizajes significativos

y transferibles a situaciones reales.


30

Deben tener dimensiones adecuadas. No deben ser tan grandes que

resulten difíciles de transportar ni tan pequeños que no puedan ser

apreciados fácilmente por los estudiantes en clase.

Deben ofrecer facilidades para su traslado a los salones de clase.

Deben ser construidos con materiales resistentes, que no se deterioren

fácilmente ya que serán utilizados frecuentemente por estudiantes y

profesores.

3.1.2 Requerimientos para el área de diseño mecánico

Adicionalmente a los requerimientos generales enunciados anteriormente, los

modelos tridimensionales que se requieren en los cursos del área de diseño

mecánico deben cumplir con los siguientes requerimientos:

Estos materiales deben ser ensambles o montajes de diferentes elementos

mecánicos que permitan visualizar el funcionamiento de los mecanismos.

Su geometría debe ser copia fiel y sus dimensiones deben construirse a

escala de los elementos reales.

Deben permitir el movimiento manual de todas sus partes para una mejor

comprensión del funcionamiento.


31

Deben estar relacionados directamente con la teoría que se cubre en

clases, de modo que representen un instrumento complementario de

aprendizaje.

Selección de modelos tridimensionales para

este proyecto

Considerando que la cantidad de mecanismos que se estudian en los cursos del

área de Diseño Mecánico es muy grande y que existen limitaciones obvias de

tiempo para la realización de este proyecto, el mismo se delimitó a la fabricación

de modelos didácticos tridimensionales de los mecanismos más representativos

en los cursos de Mecanismos y Dinámica de Máquinas. No obstante, es

importante aclarar que no existe ningún impedimento para que los materiales sean

utilizados en otros cursos del Área de Diseño Mecánico, en los que podrán ser de

gran utilidad. Al mismo tiempo, se debe tener en cuenta que este proyecto servirá

de guía para la realización de nuevos trabajos de construcción de materiales

didácticos.

3.1.3 Procedimiento empleado para la selección, diseño y construcción de

modelos

Para llevar a cabo la selección de modelos a construir, se siguieron los siguientes

pasos:


32

- Análisis de contenidos de los cursos e identificación de los temas en que

sería deseable utilizar modelos didácticos tridimensionales.

- Identificación de los conceptos mecánicos que sustentan los temas

identificados anteriormente.

- Realización de una encuesta a profesores y estudiantes de la carrera

para conocer su opinión sobre los elementos más importantes.

- Selección de los mecanismos más representativos para el estudio de los

conceptos mecánicos previamente identificados.

- Diseño de los modelos didácticos tridimensionales.

- Construcción.

- Pruebas de funcionamiento.

- Diseño de prácticas de laboratorio.

3.1.3.1 Análisis de contenidos de los cursos.

Se analizaron los contenidos de los cursos de Mecanismos y Dinámica de

Máquinas que son dos de los cursos más importantes en el área de diseño

mecánico de la carrera de Ingeniería Mecánica. Los contenidos de estos cursos

se incluyen en el Anexo C de este documento, con el fin de extraer los principales

temas que sería deseable reforzar con el uso de materiales didácticos. De ese

análisis se extrajeron los siguientes temas en que se propone utilizar materiales

didácticos:

Movilidad.

Análisis gráfico y analítico para posición, desplazamiento, velocidad y

aceleración.


33

Levas: tipos de movimiento, diagramas.

Engranajes: Ley fundamental; Nomenclatura; Tipos; Trenes de engranajes.

Análisis de velocidades y aceleraciones.

Análisis dinámico de mecanismos.

Análisis de fuerzas en mecanismos.

Identificación de posiciones críticas para cada elemento de un mecanismo.

Vibraciones Mecánicas.

Balanceo de máquinas rotativas.

3.1.3.2 Identificación de los conceptos principales

Después de extraer los principales temas de cada curso, se realizó un proceso de

identificación de los conceptos o principios mecánicos que sustentan dichos

temas, cuyos resultados se listan a continuación:

- Movilidad

- Movimiento circular

- Transmisión de movimiento

- Velocidad

- Aceleración

- Vibraciones

- Balanceo


34

3.1.3.3 Encuesta a profesores y estudiantes de la carrera

A criterio del autor, el uso de materiales didácticos en los cursos del área de

Diseño Mecánico, es una necesidad para los estudiantes y docentes de la Escuela

de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Costa Rica. No obstante, con el fin

de asegurar que los equipos didácticos que se diseñen y elaboren en este

proyecto, se apeguen a las necesidades reales de profesores y estudiantes de la

carrera de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Costa Rica, se realizó una

encuesta dirigida a estudiantes y otra a profesores. Los formularios de las dos

encuestas realizadas, se adjuntan en el Anexo D, y sus resultados se presentan a

continuación.


35

3.1.3.3.1 Resultados

Gráfico 1: Información demográfica de los estudiantes participantes

Los estudiantes que participaron en el sondeo (36) son mayoritariamente hombres (89%), lo que concuerda con la proporción de estudiantes matriculados en una carrera como Ingeniería Mecánica.

En su mayoría los estudiantes son de la Sede Rodrigo Facio (77%), y están cursando cursos que corresponden a los bloques de años avanzados 3,4 y 5 año de carrera (Ver gráfico 1).

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

Hombre

Mujer

Rodrigo Facio

Interuniversitaria

Primer año

Segundo año

Tercer año

Cuarto año

Quinto año

Sex

o

Sed

e a

la

que

perte

nece

Año

de

carr

era

com

plet

ado

%

CA

RA

CTE

RÍS

TIC

A D

EM

OG

RÁ

FIC

A

Caracteristicas demográficas de los estudiantes entrevistados, año 2013n=36


36

3.1.3.3.2 Opinión de los estudiantes sobre los cursos y el material didáctico utilizado

Gráfico 2: Porcentaje de estudiantes que han llevado materias en el Área de Diseño Mecánico, por curso.

(2014)

Gráfico 3: Porcentaje de estudiantes que han llevado materias en el Área de Diseño Mecánico donde el profesor utilizó material didáctico, por curso.

(2014)

0% 2% 4% 6% 8% 10% 12% 14% 16%

Mecánica I

Mecánica II

Mecanismos

Dinámica de máquinas

Mecánica del Sólido I

Elementos de Máquinas I

Elementos de Máquinas II

%

Cu

rso

0% 5% 10% 15% 20% 25% 30%

Mecánica I

Mecánica II

Mecanismos





%

Cu

rso


37

Gráfico 4: Opinión de los estudiantes sobre el impacto de los materiales didácticos en los cursos

(2014)

Gráfico 5: Porcentaje de estudiantes que cree que habría sido beneficioso utilizar material didáctico como apoyo por curso.

(2014)

0% 20% 40% 60% 80%100%

Facilitaron la comprensión de la materia

Facilitaron el estudio de la materia para las pruebas

Lo motivaron a aprender sobre el tema que se

explicaba

Lo ubicaron en una perspectiva más real del

tema de estudio

Lo ayudan a recordar los tema de estudio con

facilidad

Cara

cte

risti

ca

Totalmente en desacuerdo

Desacuerdo

Ni de acuerdo ni en desacuerdo

De acuerdo

Totalmente de acuerdo

0% 2% 4% 6% 8% 10% 12% 14% 16% 18%

Otros


Mecánica I


Mecanismos



Mecánica II

%

Cu

rso


38

3.1.3.4 Resultado de Encuesta a profesores

Gráfico 6: Cantidad de cursos que han impartido los profesores participantes

(2014)

Gráfico 7: Cursos IM impartidos por los profesores participantes

(2014)

Un curso33%

Dos o más cursos67%

23%

36%9%

9%

14%

4% 5%

Mecánica I Mecánica II Mecanismos

Mecánica del Sólido I Elementos de Máquinas I Elementos de Máquinas II

Dinámica de Máquinas


39

Gráfico 8: Testimonio de los profesores sobre si han contado con materiales didácticos en sus cursos

(2014)

Gráfico 9: Tipo de material didáctico utilizado por los profesores

(2014)

Si 44%

No56%

50%

25%

25%

Legos

Modelos a escala

Elementos reales


40

Gráfico 10: Tipo de material didáctico considerado útiles por los docentes

(2014)

3.1.4 Selección de los mecanismos a elaborar

En esta etapa del proceso, se analizaron diferentes mecanismos mecánicos que

permitieran explicar uno o varios de los conceptos mecánicos que se identificaron

previamente, y que además fuesen aptos para la construcción de modelos

tridimensionales, tomando en cuenta los requerimientos previamente definidos en

Piñones y cadenas

Fajas y poleas

Unión de Cardán

Trenes de engranajes

Sistemas de Levas

Simulador de vibraciones mecánicas

Simulador para balanceo estático

Planos inclinados

Rueda de Ginebra

Sistemas de poleas

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90%


41

este documento. Como resultado de un proceso de evaluación y descarte de

muchos mecanismos posibles, se seleccionaron los siguientes:

- Mecanismo de fajas y poleas para la transmisión de movimiento circular.

- Mecanismos de piñones y cadenas para la transmisión de movimiento

circular.

- Mecanismo de engranajes para transmisión de movimiento circular.

- Mecanismos de levas para transmisión y conversión de movimiento.

- Mecanismo de Rueda de Ginebra para transmisión intermitente de

movimiento circular.

- Mecanismo de Cardán para la transmisión de movimiento circular.

- Máquina para análisis de vibraciones mecánicas.

- Mecanismo para balanceo estático de elementos rotativos.

3.1.5 Diseño de los modelos didácticos seleccionados.

Con base en los requerimientos definidos anteriormente para los modelos

didácticos tridimensionales para el área de diseño mecánico, se tomaron las

siguientes decisiones con respecto a su diseño:

- Todos los mecanismos se montarán sobre una base de madera que

permita mantenerlos en su posición, y que además se pueda colocar en

posición horizontal o vertical, según sea el requerimiento en cada curso.


42

- Al conjunto de elementos que conformarán cada modelo tridimensional

y la base que lo soporte se le llamará de aquí en adelante “montaje”.

- Todos los montajes contarán con una manilla para cargarlos durante su

traslado.

- Se construirá un caballete o base de tres patas que permita colocar los

montajes en forma vertical cuando los profesores deseen utilizarlos para

realizar una demostración en clase.

- En la medida de lo posible se utilizará madera para la construcción de

los montajes, dada la facilidad de trabajar este material.

- Se seleccionará una escala que permita una adecuada visualización de

los montajes por todos los estudiantes en una clase.

- Para estandarizar el formato de los montajes, todas las bases que los

soportan se pintarán de color verde olivo, color muy común en

ingeniería.

- Todos los elementos de los montajes serán pintados de diferentes

colores para facilitar su visualización y estudio.

- Se incorporarán elementos en los montajes que faciliten el movimiento

manual de sus componentes.

3.1.6 Construcción de montajes.

Los modelos propuestos fueron construidos siguiendo los requerimientos

establecidos. Se confeccionó un total de 8 montajes o mecanismos didácticos,


43

cuyas imágenes se pueden observar en el Anexo A, los cuales se describen en la

siguiente tabla.

Tabla 2: Lista de mecanismos didácticos confeccionados.

Montaje número

Descripción

1 MECANISMO DE TRANSMISION DE MOVIMIENTO POR MEDIO DE ENGRANAJES

2 MECANISMO DE TRANSMISION DE MOVIMIENTO POR MEDIO DE TRENES DE ENGRANAJES

3 MECANISMO DE TRANSMISION DE MOVIMIENTO POR MEDIO DE FAJAS Y POLEAS

4 MECANISMO DE TRANSMISIÓN DE MOVIMIENTO POR MEDIO DE PIÑONES Y CADENA

5 MECANISMO DE TRANSMISIÓN DE MOVIMIENTO CIRCULAR INTERMITENTE CON RUEDA DE GINEBRA

6 MECANISMOS DE LEVAS CON DIFERENTES TIPOS DE SEGUIDOR

7 MECANISMO DE TRANSMISION DE MOVIMIENTO CON UNION UNIVERSAL

8 EQUIPO PARA BALANCEO ESTÁTICO DE ELEMENTOS ROTATIVOS

9 EQUIPO PARA ANALISIS DE VIBRACIONES EN MAQUINAS ROTATIVAS

3.1.7 Pruebas de funcionamiento.

Una vez construidos, todos los modelos fueron sometidos a pruebas por

estudiantes y profesores para asegurar su funcionalidad y determinar la necesidad

de reajustes. Algunos modelos requirieron ajustes que se realizaron sin mayor

dificultad.


44

3.1.8 Diseño de prácticas de laboratorio.

Aunque los montajes elaborados pueden utilizarse libre e independientemente por

los profesores en sus clases, para que los estudiantes logren un mayor

aprovechamiento de los mismos, consideramos conveniente desarrollar una serie

de prácticas de laboratorio que a juicio de los profesores se puedan asignar de

tarea o reunir para la creación de un laboratorio de mecanismos y dinámica de

máquinas. Adicionalmente, para asegurar el funcionamiento adecuado de los

montajes y mantenerlos en buenas condiciones, se decidió incorporar en cada

práctica, una sección de recomendaciones de uso.

El diseño de las prácticas de laboratorio inició con la selección de un formato

estándar, que reuniera las características más importantes de un laboratorio de

ingeniería. El formato seleccionado incluye las siguientes secciones:

- Nombre de la práctica

- Descripción

- Objetivos

- Marco teórico

- Imagen del montaje

- Procedimiento

- Cuestionario

Se diseñaron ocho prácticas de laboratorio, cuyos nombres se indican en la

siguiente tabla.


45

Tabla 3: Prácticas de laboratorio diseñadas.

Práctica #

Descripción

1 TRANSMISION DE MOVIMIENTO POR MEDIO DE ENGRANAJES 2 TRANSMISION DE MOVIMIENTO POR MEDIO DE FAJAS Y

POLEAS 3 TRANSMISIÓN DE MOVIMIENTO POR MEDIO DE PIÑONES Y

CADENA 4 TRANSMISIÓN DE MOVIMIENTO CIRCULAR INTERMITENTE POR

MEDIO DEL MECANISMO RUEDA DE GINEBRA 5 SELECCION Y USO DE MECANISMOS DE LEVAS

6 TRANSMISION DE MOVIMIENTO CON UNION DE CARDAN O UNION UNIVERSAL

7 DESBALANCE DE MAQUINAS ROTATIVAS Y VIBRACIONES MECANICAS

8 BALANCEO ESTATICO DE MAQUINAS ROTATIVAS

En el Anexo B se incluye el detalle de las prácticas de laboratorio diseñadas.


46

Capítulo 4

Conclusiones y Recomendaciones

4.1 Conclusiones Si bien es cierto que los conceptos fundamentales en que se basan los contenidos

de los cursos de las carreras de ingeniería, cambian muy poco en el tiempo, cada

día se generan nuevos conocimientos, se determinan nuevas necesidades y

nuevas formas en que la ingeniería puede contribuir al desarrollo de la humanidad.

Por lo tanto, el proceso de enseñanza aprendizaje de las ingenierías, no puede

quedarse estancado: los contenidos de los cursos deben ser dinámicos y los

docentes deben preocuparse por incorporar nuevas herramientas de apoyo

didáctico en sus clases, que permitan a sus estudiantes alcanzar un alto nivel de

asimilación de los conocimientos.

Los materiales didácticos son utilizados desde épocas muy remotas, muchos de

ellos se mantienen en uso y otros han sido desechados, con el surgimiento de

nuevas tecnologías. Hoy en día, los docentes universitarios contamos con una

gama tan amplia materiales de apoyo didáctico, que el único límite es la

imaginación. Sin embargo, no podemos pensar que una sola herramienta nos

permita resolver todas nuestras necesidades. Debemos aprender a utilizar la

mayor cantidad de recursos, y saber seleccionar las herramientas didácticas

idóneas para cada aplicación.


47

Los cursos de la Carrera de Ingeniería Mecánica poseen características muy

diversas, como diverso es el campo de aplicación de esta profesión. Sin embargo,

una de las áreas de mayor atención en el programa de estudios de nuestra

carrera, es el diseño mecánico. En los cursos de esta área, es fundamental que

los futuros ingenieros desarrollen destrezas para crear objetos útiles, como

herramientas y elementos de máquinas. Para desarrollar estas destrezas, los

docentes pueden hacer uso de muchas herramientas didácticas, y una de las más

idóneas, son las maquetas o modelos tridimensionales.

Este proyecto representa un buen aporte al proceso de dotar de de herramientas

de apoyo a los profesores y estudiantes de la Escuela de Ingeniería Mecánica.

Sin embargo, existen muchos otros materiales que podrían fabricarse a futuro,

para satisfacer las necesidades actuales.

Los resultados de este trabajo permitirán definir las pautas a seguir para la futura

preparación de nuevos materiales que permitan el crecimiento continuo de un

laboratorio de mecanismos y que repercutan en una mejor calidad de la

enseñanza en la carrera de Ingeniería Mecánica.

Probablemente, la aplicación inicial de los materiales didácticos desarrollados en

este proyecto, sea la realización de demostraciones a cargo de los profesores de

los cursos, ya que para que los mismos sean utilizados por los estudiantes, se


48

requeriría de varias unidades de cada montaje, que permita su utilización en

grupos pequeños.

4.2 Recomendaciones

Se recomienda que los materiales didácticos elaborados en este proyecto sean

utilizados por grupos pequeños de estudiantes, con un máximo de 4 personas.

Esto con el fin de que todos los estudiantes puedan participar activamente y evitar

el deterioro acelerado de los materiales.

Se recomienda construir réplicas de las maquetas desarrolladas en este proyecto,

que puedan ser utilizados por todos los estudiantes en clase, organizados en

grupos pequeños de 3 o 4 personas.

Se recomienda que los profesores de otros cursos del área de diseño mecánico

analicen los materiales elaborados en este proyecto, así como las prácticas de

laboratorio propuestas para que consideren la utilización de esos recursos en su

clase.

Se recomienda destinar un espacio físico para el almacenamiento adecuado de

los materiales didácticos desarrollados en este proyecto, con el fin de mantener un

adecuado control sobre su uso y se protejan del deterioro o pérdida.


49

Se recomienda dar continuidad a este proyecto, de modo que se sigan fabricando

nuevos materiales didácticos para el beneficio de los profesores y estudiantes de

la Carrera de Ingeniería Mecánica. Una buena alternativa para lograr este

propósito es involucrar a los estudiantes, por medio de la realización de proyectos

en los cursos.


50

Capítulo 5.

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Revista Ingeniería, Universidad de Costa Rica, enero 2001.

Real Academia Española, Diccionario de la Lengua Española - Vigésima

segunda edición. Versión en línea,




55

ANEXO A

FOTOGRAFIAS DE LOS MECANISMOS ELABORADOS


56

Montaje #1


57

Montaje #2


58

Montaje #3


59

Montaje #4


60

Montaje #5


61

Montaje #6


62

Montaje #7


63

Montaje #8


64

Montaje #9


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ANEXO B

PRÁCTICAS DE LABORATORIO DISEÑADAS


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PRACTICAS DE LABORATORIO DE MECANISMOS

PRACTICA #1

TRANSMISION DE MOVIMIENTO POR MEDIO DE ENGRANAJES

DESCRIPCION

En esta práctica se estudiarán los mecanismos de transmisión de movimiento

circular por medio de piñones o engranajes. Se analizarán las características de

movimiento, ventajas, desventajas y aplicaciones de estos mecanismos.

OBJETIVO

Después de desarrollar esta práctica, el estudiante estará en capacidad de

identificar los diferentes mecanismos para transmitir el movimiento circular en una

máquina, comprenderá cuáles son las ventajas y desventajas de cada uno, y

podrá seleccionar el mecanismo idóneo para cada aplicación.

MARCO TEORICO

Introducción

La mayor parte de las máquinas que utilizamos hoy en día poseen algún

mecanismo en el que se produce movimiento circular. Generalmente, el

movimiento circular se origina en un motor eléctrico o un motor de combustión y

debe ser transmitido a diferentes elementos de las máquinas para generar


67

acciones particulares. Al mismo tiempo que se transmite el movimiento, éste se

transforma para modificar sus características como magnitud, dirección y sentido.

Aún en las máquinas electrónicas como las computadoras existen motores y

mecanismos generadores y transmisores de movimiento circular, como lo son los

abanicos de enfriamiento y las unidades de disco.

Para el Ingeniero Mecánico, pero no exclusivamente, es muy importante conocer

los principales mecanismos de transmisión de movimiento circular que podrá

utilizar o encontrar en las máquinas, así como sus ventajas y desventajas para la

selección adecuada de acuerdo a las necesidades.

Mecanismos de piñones o engranajes para transmisión de movimiento.

Los trenes de engranajes o piñones para transmitir el movimiento circular son

sistemas que ofrecen gran cantidad de alternativas para controlar variables como

la magnitud de la velocidad de transmisión, el ángulo del movimiento transmitido,

la fuerza ejercida y el nivel de ruido generado entre otras. Existen cientos de tipos

de engranajes que se ajustan a aplicaciones muy específicas, sin embargo, el

análisis para determinar la relación de transmisión de velocidades es muy

parecido en todos.


68

Figura 1: Mecanismo de engranajes. Fuente: el autor.

MONTAJE

En esta práctica se hará uso de los montajes 1 y 2.

PROCEDIMIENTO

1- El estudiante pondrá en movimiento el tren de engranajes del montaje #1,

variando el engranaje de entrada. Utilizando únicamente la observación

para su análisis, el estudiante describirá el movimiento resultante de los

otros piñones en cada caso. Se observará el sentido del movimiento

transmitido en los diferentes elementos del tren de engranajes y la rapidez

del movimiento.

2- Girar manualmente el piñón más pequeño del conjunto y contar la cantidad

de revoluciones que debe girar éste para que el piñón adyacente gire una

vuelta. Haga lo mismo con el piñón siguiente.


69

3- Mida los diámetros de y cuente la cantidad de dientes de cada piñón.

CUESTIONARIO

1- Investigue de qué material se construían los primeros piñones utilizados por

el hombre y cuál era su aplicación.

2- Investigue cuales son los tipos de piñones que existen y cuáles son las

aplicaciones para cada uno.

3- Con base en los resultados del paso 2 del procedimiento, determine una

fórmula empírica que relacione la velocidad de cada uno de los piñones con

la velocidad del piñón o piñones adyacentes.

4- Determine la relación entre la cantidad de dientes de cada piñón con

respecto a la del piñón o piñones adyacentes.

5- Compare y explique los resultados de las preguntas 3 y 4.


70


PRACTICA #2

TRANSMISION DE MOVIMIENTO POR MEDIO DE FAJAS Y POLEAS

DESCRIPCION

En esta práctica se estudiarán los mecanismos de fajas y poleas utilizados para la

transmisión de movimiento circular. Se analizarán las características de

movimiento, ventajas, desventajas y aplicaciones típicas.

OBJETIVO

Después de desarrollar esta práctica, los estudiantes comprenderán el principio y

las características de los mecanismos de transmisión de movimiento circular por

medo de fajas y poleas. Sabrán cuál es la relación entre las dimensiones de las

poleas y la velocidad transmitida y conocerán las ventajas y desventajas de este

mecanismo.

MARCO TEORICO

A partir de la invención de la rueda, su aplicación como polea es una de las formas

más antiguas de transmitir el movimiento. Una polea es un elemento circular que

se instala en un eje y cuenta con una cavidad o surco perimetral que sirve de guía

a un cordón o una faja que permite la transmisión de movimiento a otra polea,

instalada en otro eje. Dependiendo del diámetro de las poleas, se obtienen


71

diferentes relaciones de transmisión de velocidad. Gracias a la flexibilidad de las

fajas, este sistema de transmisión de movimiento es muy silencioso.

Figura 2: Sistema de transmisión por fajas y poleas. Fuente: el autor.

MONTAJE

En esta práctica se hará uso del montaje # 3.

PROCEDIMIENTO

4- Utilice el montaje #2 de fajas y poleas y colóquelo en posición vertical con

la ayuda de las patillas de sujeción.

5- Haga girar con la mano la polea más pequeña y observe el movimiento

transmitido a la polea más grande.


72

6- Ahora, haga girar con la mano la polea más grande y observe el

movimiento transmitido a la polea más pequeña.

7- Utilizando un trozo de cinta adhesiva, ponga una marca sobre cada una de

las poleas que coincida con las marcas rojas que se observan en la lámina

del montaje.

8- Repita el pasos 1 y con la ayuda de las marcas en las poleas, determine

cuántas vueltas debe girar la polea pequeña para lograr una vuelta en la

polea grande.

9- Repita el paso 2 y con la ayuda de las marcas en las poleas, determine

cuántas vueltas gira la polea pequeña por cada vuelta la polea grande.

10- Utilizando una regla calibrada, mida el diámetro de las poleas.

11- Calcule la relación teórica de transmisión de movimiento entre las 2 poleas

utilizando la ecuación #1.

12- Compare los valores experimentales obtenidos en los pasos 5 y 6 para la

relación de transmisión de velocidad con el resultado teórico obtenido en el

paso 8 y comente los resultados.


73

CUESTIONARIO

6- Investigue de qué material estaban hechas las primeras poleas fabricadas

por el hombre y cuál era su aplicación.

7- ¿Cuál fue la relación de transmisión de velocidad de las poleas que obtuvo

experimentalmente?

8- ¿Explique qué semejanzas observó entre el sistema de transmisión por

fajas el sistema de transmisión por cadena?

9- Compare los sistemas de transmisión de movimiento por piñones y el de

fajas y cadena, e identifique 2 ventajas y 2 desventajas de uno con respecto

al otro.

10- Explique cuál es la función que cumplen los tensores de las fajas en un

sistema de transmisión de movimiento.

11- Investigue cuáles mejoras se han realizado en el diseño de las fajas de

transmisión convencionales para evitar el deslizamiento.


74


PRACTICA #3

TRANSMISION DE MOVIMIENTO POR MEDIO DE PIÑONES Y CADENAS

DESCRIPCION

En esta práctica se estudiará el mecanismo de transmisión de movimiento circular

por cadena.

OBJETIVO

Después de desarrollar esta práctica, el estudiante comprenderá las

características, ventajas, desventajas y aplicaciones típicas de los sistemas de

transmisión de movimiento por cadena.

MARCO TEORICO

El sistema de cadena es un mecanismo de transmisión de movimiento similar al

de poleas y fajas, en el que se sustituyen las poleas por ruedas dentadas, también

llamadas estrellas o piñones, y las fajas por cadenas con eslabones de rodillos.

Este mecanismo permite la transmisión de mucha potencia y posee una eficiencia

muy alta. Al igual que el sistema de fajas y poleas, tiene la característica de que

puede transmitir movimiento a distancia.


75

Figura 3: Sistema de transmisión por piñones y cadenas. Fuente: el autor.

MONTAJE

Se utilizará el montaje #4.

PROCEDIMIENTO

1- Utilice el montaje #3.

2- Ponga el montaje en posición vertical y asegúrelo por medio de las patillas

de anclaje.

3- Haga girar con la mano una de las ruedas dentadas y observe la

transmisión de movimiento hacia la otra rueda.

4- Repita el paso anterior cambiando la rueda dentada en la que aplica el

movimiento.


76

CUESTIONARIO

1- ¿Qué características observó en el mecanismo durante su funcionamiento?

2- ¿Qué diferencias pudo observar entre mecanismo de transmisión de

movimiento por cadena y el mecanismo de fajas y poleas?

3- Mencione 2 ventajas y 2 desventajas del mecanismo de transmisión por

cadena con respecto al mecanismo de transmisión de fajas y poleas.

4- Mencione 2 ventajas y 2 desventajas del mecanismo de transmisión por

cadena con respecto al mecanismo de transmisión por piñones.


77


PRACTICA #4

TRANSMISION DE MOVIMIENTO CIRCULAR INTERMITENTE POR MEDIO DEL

MECANISMO RUEDA DE GINEBRA

DESCRIPCION

En esta práctica se estudiarán el mecanismo de Rueda de Ginebra, para la

transmisión de movimiento circular.

OBJETIVO

Después de desarrollar esta práctica, el estudiante estará en capacidad de

especificar, seleccionar y utilizar el mecanismo de Rueda de Ginebra en

aplicaciones en donde se requiera movimiento circular intermitente.

MARCO TEÓRICO

En muchas ocasiones, durante el proceso de diseño de una máquina, se requieren

mecanismos que conviertan el movimiento de entrada, en un movimiento

intermitente a la salida. En otras palabras, que la salida posea intervalos de

movimiento e intervalos de detenimiento programados. Existen algunos

mecanismos, como las levas que cumplen con ese requerimiento, convirtiendo el

movimiento de rotación continua de la leva, en un movimiento lineal o angular

intermitente del seguidor. Sin embargo, cuando se requiere que el movimiento en

la salida sea de giros completos, las levas no son una solución. En estos casos


78

resulta muy útil el mecanismo denominado “Rueda de Ginebra”. Se dice que el

nombre de este mecanismo se debe a su aplicación tuvo origen en Suiza, en la

fabricación de los relojes mecánicos. También se le conoce como “Cruz de Malta”

por su parecido a ese símbolo.

La rueda de Ginebra, permite convertir el movimiento de rotación continuo, en un

movimiento de rotación intermitente. Su diseño permite establecer el tiempo de

detenimiento, como una fracción exacta del tiempo requerido para que la rueda de

entrada gire una revolución.

En la figura 4 se identifican los componentes del mecanismo: rueda conductora,

rueda conducida y pin. La entrada del movimiento se encuentra en la rueda

conductora y ésta transmite el movimiento a la rueda conducida por medio del pin,

que al girar, se introduce en un canal de la rueda conductora, haciéndola girar

como se muestra en la secuencia de movimiento, hasta que nuevamente sale de

la ranura en la posición d. A partir de esa posición, la rueda conductora continúa

girando, mientras que la rueda conducida permanece en reposo, y lista para recibir

nuevamente el movimiento del pin en la siguiente revolución. La rueda conducida

que se muestra en la figura posee 4 ranuras, con una separación angular de 90

grados entre cada una, de modo, que por cada revolución de la rueda conductora,

la rueda conducida gira solamente 90 grados. En este caso, el movimiento de

salida se produce en una cuarta parte del ciclo de movimiento de entrada, y el

detenimiento en tres cuartas partes. Para reducir el tiempo de detenimiento, se


79

pueden agregar más pines en la rueda conductora o más ranuras en la rueda

conducida.

Figura 4: Mecanismo de Rueda de Ginebra. Fuente: el autor.

MONTAJE


PROCEDIMIENTO

1- Utilice el montaje de laboratorio “Rueda de Ginebra”.

2- Gire manualmente la rueda conductora hasta que el pin se encuentre justo

a la entrada de una de las ranuras de la rueda conducida.

3- Observe una marca en el extremo opuesto de la rueda y anote su posición

angular con respecto a la guía que hay debajo de la rueda.


80

4- Gire manualmente la rueda conductora hasta que el pin haya salido nueva

mente de la ranura.

5- Observe la nueva posición angular de la rueda conductora.

6- A partir de la posición anterior, trate de girar manualmente la rueda

conducida.

7- Repita el paso 2 y nuevamente trate de girar manualmente la rueda

conducida.

CUESTIONARIO

1- ¿Cuál fue el desplazamiento angular de la rueda conductora durante el

movimiento entre los pasos 1 y 3? ¿Cómo lo justifica?

2- Explique qué sucedió en los pasos 6 y 7.

3- Explique 2 posibles aplicaciones del mecanismo de Rueda de Ginebra.

4- En el montaje de laboratorio, la rueda conductora tiene una placa de

sección circular que desliza contra la rueda conducida. Explique cuál es la

función de esta sección que no aparece en el esquema de la figura 4.

5- Explique qué componentes podría usted agregar al mecanismo de Rueda

de Ginebra de la figura 4 para reducir el giro de salida a la mitad,

manteniendo la misma relación de tiempos de movimiento y detenimiento.


81


PRACTICA # 5

SELECCION Y USO DE MECANISMOS DE LEVAS

DESCRIPCION

En esta práctica se estudiará los mecanismos de transmisión de movimiento por

medio de levas y las principales consideraciones de diseño.

OBJETIVO

Al finalizar esta práctica, el estudiante comprenderá los principios de

funcionamiento de los mecanismos de levas y estará en capacidad de seleccionar

el tipo de seguidor más adecuado para cada aplicación.

MARCO TEORICO

Un mecanismo de levas consta de un elemento llamado leva y otro llamado seguidor. La leva es un elemento asimétrico que gira alrededor de un eje fijo y transmite el movimiento al seguidor por contacto directo con su contorno, de geometría variable. El seguidor es un elemento que se apoya sobre el contorno de la leva y convierte el movimiento circular de ésta, en un movimiento tipo balancín o lineal.

Los mecanismos de levas permiten convertir el movimiento circular en movimientos alternativos lineales o circulares, continuos o intermitentes. Entre las aplicaciones de estos mecanismos podemos mencionar su uso en los motores de combustión para abrir y cerrar las válvulas de admisión y escape; en dispositivos de control, para el accionamiento de interruptores eléctricos; en dispositivos neumáticos para el accionamiento de pistones, entre otros.


82

Existen levas de disco (figura 5a), de cuña (figura 5b), cilíndricas (figura 5c), y de cara o laterales (figura 5d).

Figura 5: Tipos de levas. Fuente: el autor.

Los seguidores se clasifican en: seguidor de cuña (figura6a), de cara plana (figura6b), de rodillo o carretilla (figura6c), y seguidor de cara curva (figura 6d).

Figura 6: Tipos de seguidor para levas. Fuente: el autor.

Diseño del perfil de la leva. El diseño del perfil de la leva debe realizarse considerando el tipo de movimiento requerido en el seguidor, la longitud de su carrera o desplazamiento total, y su perfil de velocidad (movimiento uniforme, movimiento uniformemente acelerado, movimiento cicloidal, movimiento armónico).


83

MONTAJE


PROCEDIMIENTO

1. Gire manualmente la leva #1 en el sentido horario y observe el movimiento

del seguidor.

2. Repita el paso anterior, cambiando el sentido de giro de la leva.

3. Gire manualmente la leva #2 en el sentido horario y observe el movimiento

del seguidor.

4. Repita el paso anterior, cambiando el sentido de giro de la leva.

CUESTIONARIO

1- ¿Qué diferencia observó en el movimiento del seguidor al cambiar el

sentido de giro de las levas?.

2- ¿Qué diferencia observa en el tipo de seguidor de cada una de las levas?

3- ¿A qué se debe el hecho de que en algunas etapas del giro de las levas, el

seguidor experimenta movimiento?

4- ¿Qué aplicaciones podrían tener las levas analizadas en el laboratorio?


84


PRACTICA # 6

TRANSMISION DE MOVIMIENTO CON UNION DE CARDAN O UNION

UNIVERSAL

DESCRIPCION

En esta práctica, los estudiantes estudiarán el mecanismo denominado “unión de cardán” o “unión universal”, y sus aplicaciones.

OBJETIVO

Al finalizar esta práctica, el estudiante comprenderá los principios de

funcionamiento del mecanismo de Cardán y estará en capacidad de identificar sus

aplicaciones idóneas para la transmisión de movimiento.

MARCO TEORICO

El mecanismo de Cardán debe su nombre al italiano Girolamo Cardano (11) y es

utilizado para la transmisión de movimiento circular entre dos ejes desalineados.

Este mecanismo es empleado extensamente en el sistema de transmisión de

movimiento de los automóviles, para transmitir el movimiento desde el motor, que

tiene una posición fija, hasta las ruedas, que cambian constantemente su posición

con respecto a la carrocería.

11 Girolamo Cardano: médico, matemático y astrólogo italiano, nacido el 24 de setiembre de 1501 en Pavia, Italia.


85

El mecanismo de Cardán consta de dos elementos en forma de U que se unen por

medio de una cruz rígida, llamada cruceta.

Figura 7: Unión universal. Fuente: el autor.

MONTAJE


PROCEDIMIENTO

1- Gire manualmente la rueda o disco metálico ubicado en el extremo derecho

del mecanismo y observe el movimiento transmitido a lo largo de los

diferentes elementos del mecanismo.

2- Identifique cuántos componentes integran el mecanismo del montaje

utilizado.

3- Sujete el disco del extremo izquierdo e intente girar nuevamente el disco de

la derecha.


86

4- Utilizando algún instrumento de dibujo, calcule el ángulo de inclinación del

eje de transmisión del mecanismo.

CUESTIONARIO

1- ¿Cuántas uniones de cardán se utilizan en el mecanismo utilizado en esta

práctica de laboratorio?

2- ¿Cuántos cambios de dirección se aplican en la transmisión de movimiento

del mecanismo utilizado en el laboratorio?

3- ¿Considera que es posible transmitir el movimiento de rotación de un

extremo a otro del mecanismo si se cambia la inclinación de la barra de

transmisión? ¿Porqué?.

4- Menciones 2 aplicaciones existentes para el mecanismo de rueda de

Cardán.

5- En qué otra aplicación podría emplearse este mecanismo.


87


PRACTICA # 7

DESBALANCE DE MAQUINAS ROTATIVAS Y VIBRACIONES MECANICAS

DESCRIPCION

En esta práctica se estudiará el fenómeno de las vibraciones mecánicas en las

máquinas rotativas.

OBJETIVO

Después de desarrollar esta práctica, el estudiante podrá comprender con mayor

facilidad el origen y los efectos de las vibraciones en las máquinas rotativas.

MARCO TEORICO

Un problema típico y de consecuencias fatales en las máquinas rotativas, lo

representan las vibraciones no deseadas. Las vibraciones no deseadas o no

controladas son aquellas que no son parte del funcionamiento normal de una

máquina.

Las vibraciones no solo producen ruido excesivo, sino que también generan

fuerzas no deseables cuya magnitud aumenta con la velocidad de rotación del

elemento. Estas fuerzas aflojan las juntas, producen fatiga de los materiales y


88

alteran el funcionamiento normal de las máquinas, ocasionando en muchos casos

la destrucción de las mismas.

Algunas de las causas de las vibraciones no deseadas pueden ser: piezas flojas,

desgaste en rodamientos o desbalance de los elementos rotativos. Los elementos

rotativos pueden ser motores, bombas, generadores, cilindros mezcladores entre

otros. El desbalance es una distribución no homogénea de la masa de un cuerpo

alrededor de su eje de rotación.

En esta práctica se analizará el funcionamiento de una máquina rotativa

balanceada y des balanceada. Para ver el efecto de las vibraciones se utilizarán

diferentes sistemas de apoyo y se observará los efectos de las vibraciones a

diferentes velocidades.

MONTAJE

Se utilizará el montaje #9 (Equipo para análisis de vibraciones en máquinas

rotativas).

PROCEDIMIENTO

1. Ajuste los tornillos para que los resortes sujetadores alcancen la mayor

longitud. De esta manera, el apoyo alcanzará la menor rigidez.

2. Quite la masa de desbalance que haya en cualquiera de los tornillos

sujetadores de masas.

3. Gire el interruptor de encendido de la máquina y observe el movimiento a


4. Apague la máquina.


89

5. Coloque la masa de desbalance en uno de los tornillos sujetadores de

masas.



7. Apague la máquina.

8. Ajuste los tornillos para comprimir los resortes de sustentación, de modo

que el soporte alcance su mayor rigidez.



Figura 8: Equipo para análisis de vibraciones en máquinas rotativas.


90

CUESTIONARIO

1- ¿Cómo fue el funcionamiento de la máquina con el disco balanceada?

2- ¿Qué diferencias observó en la estabilidad del movimiento al agregar una

masa de desbalance?

3- ¿Qué diferencias observó al cambiar la rigidez de los soportes?

4- ¿Qué explicación le da usted a las diferencias en el funcionamiento de la

máquina rotativa en las diferentes condiciones?

5- ¿Qué diferencias de movimiento observó al poner en funcionamiento la

máquina con los apoyos rígidos y los apoyos flexibles?


91


PRACTICA #8

BALANCEO ESTATICO DE MAQUINAS ROTATIVAS

DESCRIPCION

En esta práctica se estudiarán los principios de balanceo estático de máquinas

rotativas y se realizará el balanceo de un disco des balanceado.

OBJETIVO

Después de desarrollar esta práctica, los estudiantes dominarán los conceptos de

balanceo estático de máquinas rotativas y podrán realizar este procedimiento en

elementos de máquinas rotativas reales.

MARCO TEORICO

El desbalance mecánico es el resultado de una distribución asimétrica de la masa

de un elemento rotativo con respecto a su eje de rotación. Esta asimetría es una

condición no deseable, dado que genera vibraciones, que a su vez producen

desgaste excesivo, ruido, y pérdidas de energía, entre otras consecuencias. En el

proceso de fabricación de elementos rotativos, y en las labores de mantenimiento,

se realizan análisis de vibraciones para determinar problemas de desbalance. El

desbalance en un elemento nuevo, se puede deber a problemas en el proceso de

fabricación, relacionados con la ubicación de su eje de rotación, o a la utilización

materiales sólidos no homogéneos. Si consideramos un cilindro sólido de longitud

L y radio R (figura 9), su centro geométrico o centroide se encuentra a una

distancia longitudinal L/2 desde cualquier extremo, a lo largo de un eje longitudinal


92

central. Si el material del cilindro es perfectamente homogéneo, la ubicación de su

centro de gravedad coincidirá con el centroide, y el cilindro estará balanceado. Sin

embargo, si existe alguna imperfección en el material, o un defecto superficial

localizado, el centro de masa se alejará del centroide, y el cilindro estará des

balanceado.

Figura 9: Representación de un elemento rotativo sólido.

Fuente: el autor.

Existen básicamente dos tipos de balanceo de máquinas rotativas: balanceo

estático y balanceo dinámico. El balanceo estático, que también es llamado

“balanceo en un plano”, es el más sencillo, y puede realizarse por diferentes

métodos, con pocos requerimientos de equipo. El balanceo dinámico, también

conocido como “balanceo en 2 planos”, demanda la aplicación de un

procedimiento más complejo y tiene mayor requerimiento de equipo, como

acelerómetros, entre otros.


93

Para determinar cuál es el tipo de balanceo que se requiere para un equipo, se

deben considerar dos variables: velocidad de rotación, y relación dimensional del

elemento rotativo, entre su longitud y su diámetro. Si tenemos las dos

dimensiones mencionadas, se aplica el criterio que se describe en la tabla 4.

Tabla 4: Modelos de balanceo según relación del rotor.

Modelo Modelo de Balanceo

Rotor Relación L/D Un plano Dos planos Múltiples

planos

Menor de 0.5

Hasta 1000 rpm

Superior a 1000 rpm No

Mayor que 0.5 y

Menor que 2

Hasta 150 rpm

150 – 2000 rpm

Superior a 70%

velocidad crítica

Superior a 2000 rpm Superior a 70% veloc.

crítica

Mayor que 2 Hasta 100 rpm

Superior a 100 rpm y hasta 70%

veloc. crítica

Superior a 70% vel.

crítica

En esta práctica, vamos a utilizar un disco delgado de pruebas, que va a girar a

muy baja velocidad, de manera, que podemos utilizar el método de balanceo en

un plano.

MONTAJE



94

PROCEDIMIENTO

Verificación del estado de balance del disco

1- Colocar y sujetar el disco de pruebas en el eje horizontal, que forma parte

del soporte de pruebas, asegurándose que pueda girar libremente. En la

base del soporte hay una guía que permite identificar la posición angular del

disco (Ver figura 10).

2- Una vez que el disco esté montado y sujetado al eje, lo vamos a hacer girar

con la mano y vamos a esperar hasta que se detenga completamente, sin

tocarlo.

3- Cuando el disco se detenga por completo, identificaremos la posición de

reposo realizando una marca en el punto del mismo que coincide con la

guía roja.

Figura 10: Disco de pruebas. Fuente: el autor.

4- Se repetirán los pasos 2 y 3, dos veces más, realizando las marcas

correspondientes en el disco.

5- Se analizarán las marcas de las 3 pruebas realizadas: si en los tres casos,

el disco se detuvo en puntos diferentes, podemos concluir que el mismo se


95

encuentra balanceado, pero si las tres marcas coinciden en un solo punto,

estamos ante un problema de desbalance. Recordemos que el desbalance

es producido por una distribución asimétrica de la masa alrededor del eje

de rotación, de modo que una sección del disco pesará más que el resto.

Si consideramos que en un punto B del disco, existe un exceso de masa

md, la misma producirá un momento alrededor del eje A (ver figura 11),

cuyo sentido se va a estar invirtiendo de acuerdo a la posición angular del

punto B con respecto al eje vertical. Cuando el disco alcance el reposo, se

produce un equilibrio estático de fuerzas y la masa de desbalance quedará

ubicada justo sobre el eje vertical.

Figura 11: Ubicación de la masa de desbalance. Fuente: el autor.


96

Proceso de balanceo

6- Trace una línea desde el punto A (centro del disco), hasta el punto en

donde se detuvo el disco en las pruebas anteriores, al que identificaremos

con la letra “Q”.

7- Trace una línea auxiliar AP, que forme un ángulo θ de 90 grados con

respecto al eje vertical, en la que identificaremos un punto P, tal como se

muestra en la figura 12.

8- Coloque una masa de prueba mp cuya magnitud sea conocida, en el punto

P.

Figura 12: Línea auxiliar AP. Fuente: el autor.

9- Haga girar nuevamente el disco y espere hasta que se detenga por

completo. Como es de suponer, la masa de pruebas producirá un cambio

en la nueva posición de reposo, de manera que el disco se detendrá en

algún punto ubicado entre Q y P. (Ver figura 13).


97

Figura 13: Nueva posición de equilibrio. Fuente: el autor.

10- Ahora, haremos un análisis de equilibrio de fuerzas para la nueva posición

de equilibrio. En la figura 14 se muestran las fuerzas que producen

momentos alrededor del punta A, y a continuación, presentamos la

ecuación de equilibrio:

𝑀𝐴 = 0

𝑚𝑑𝑔𝑥𝑎 = 𝑚𝑝𝑔𝑥𝑏

𝑚𝑑𝑥𝑎 = 𝑚𝑝𝑥𝑏

Figura 14: Diagrama de fuerzas para la nueva posición de equilibrio.

Fuente: el autor.


98

Como las distancias a y b pueden medirse directamente sobre el disco,

despejamos el valor de la masa de desbalance md:

𝑚𝑑 = 𝑚𝑝𝑥𝑏

𝑎

El valor obtenido mediante este procedimiento representa la masa de desbalance

que debería estar ubicada en el punto Q. Si desplazamos el punto Q a lo largo del

radio del disco, hacia adentro o hacia afuera, el valor obtenido cambiará. Para

balancear el disco, lo que debemos hacer es quitar la masa de prueba y colocar

una masa de balanceo, en un punto que identificaremos con la letra R, localizado

a 180 grados del punto Q, con la misma separación desde el punto A, tal como se

muestra en la figura 15.

Figura 15: Ubicación del punto R en donde se debe aplicar la masa de balanceo.

Fuente: el autor.


99

ANEXO C

PROGRAMAS DE LOS CURSOS DE MECANISMOS Y DINÁMICA DE MÁQUINAS


100

Bachillerato en Ingeniería Mecánica PROGRAMA DEL CURSO MECANISMOS

1. Nombre del Curso : Mecanismos

2. Sigla : IM-0329

3. Profesor :

4. Número de créditos : 3

5. Requisitos : Mecánica 2, Dibujo 2, Principios de Informática.

6. Ciclo y año :

7. Horario :

8.1 DESCRIPCIÓN DEL CURSO

La teoría de mecanismos es una ciencia aplicada que trata de las relaciones entre la

geometría y el movimiento de los elementos de una máquina o un mecanismo. Por lo

tanto en este curso el profesor expondrá técnicas necesarias para estudiar el análisis

cinemático de mecanismos coplanares.

En el ámbito de la teoría de máquinas y mecanismos, se diferencian la síntesis y el

análisis de mecanismos. La síntesis consiste tomar un mecanismo real y simplificarlo

geométricamente para su análisis. El análisis consiste en estudiar la cinemática de un

mecanismo. En el análisis de un mecanismo se estudian las características de

movimiento de los diferentes elementos que lo conforman, determinando así la

trayectoria, velocidad y aceleración de cualquier elemento y de cualquier punto de los

mismos.

Es necesario que el estudiante esté familiarizado con los mecanismos antes de

analizarlos, por lo que se introduce el tema de síntesis de eslabonamientos antes de

empezar con el análisis.


101

Se asignarán algunos temas del libro de texto y problemas de los mismos para desarrollar

en la casa, los cuales serán evaluados en la clase siguiente por medio de exámenes

cortos.

Los estudiantes desarrollarán un proyecto, que les permitirá poner en práctica el diseño y

análisis de un mecanismo para resolver un problema de ingeniería.

Además se aplicará tres exámenes que ayuden a evaluar la componente individual de

compresión de cada tema.

8.2 JUSTIFICACIÓN DEL CURSO

El curso de mecanismos forma parte del departamento de diseño de la carrera de

Ingeniería Mecánica. En los cursos anteriores a este, los estudiantes han aprendido Que

el futuro profesional en Ingeniería Mecánica cuente con las herramientas necesarias para

el análisis de sistemas mecánicos.

9. OBJETIVO GENERAL

Al finalizar este curso, el estudiante conocerá los mecanismos mecánicos más comunes

utilizados en las máquinas actuales y estará en capacidad de seleccionarlos y analizarlos

cinemáticamente para su utilización en el diseño de nuevas máquinas.

10. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Aprender a identificar cada una de las partes que conforman un mecanismo plano.

Aprender a analizar el movimiento de los elementos que componen los

mecanismos.

Distinguir diversas aplicaciones de los mecanismos.

11. CONTENIDOS DEL CURSO

Movilidad.

Síntesis dimensional de eslabonamientos.

Curvas de acoplador.

Análisis gráfico y analítico para posición, desplazamiento, velocidad y aceleración.

Levas: tipos de movimiento, diagramas.

Engranajes: Ley fundamental; Nomenclatura; Tipos; Trenes.


102

Además del uso de paquetes computacionales para programación, análisis y simulación

de mecanismos.

12. CRONOGRAMA

Semana Clase ACTIVIDADES

1

1 Introducción

2 Conceptos fundamentales de mecanismos: Clasificación; Mecanismo de 4 barras; Movilidad

(Grashof).

2

3 Conceptos fundamentales: Eslabones; Pares cinemáticos; Movilidad (Grados de libertad; Gruebler;

Kutzbach)

4

Condiciones límite: Agarrotamiento; Ángulo de transmisión

Síntesis dimensional de eslabonamientos de dos posiciones

3 5 Síntesis dimensional de eslabonamientos de tres posiciones

6 Mecanismos de retorno rápido

4 7

Curvas de acoplador

8 Mecanismos de línea recta

5 9 Mecanismos con detenimiento

10 Repaso

6 11 Examen 1

12 Análisis de la posición de mecanismos articulados: Algebraico; Lazo vectorial; Gráfico

7 13 Análisis analítico y gráfico de la velocidad

14 Análisis analítico y gráfico de la velocidad aparente

8 15 Velocidad Aparente

16 Análisis analítico y gráfico de la aceleración

9 17 Aceleración

18 Análisis analítico y gráfico de la aceleración aparente

10 19 Aceleración aparente

20 Primera presentación de proyectos

11 21 Examen 2

22 Segunda presentación de proyectos

12 23 Conceptos fundamentales sobre levas y seguidores

24 Diagramas de desplazamiento del seguidor

13 25 Circulo primario de las levas

26 Seguidores y radio de curvatura de las levas

14 27 Engranes: Ley fundamental; Involumetría; Ángulo de presión; Nomenclatura

28 Trenes de engranes

15 29 Engranajes Planetarios

30 Tipos de Engranes


103

16 31 Repaso

32 Examen 3

13. ACTIVIDADES DEL CURSO

El profesor expondrá la teoría y el estudiante aplicará los conceptos estudiados en clase

con prácticas, tareas y quices.

Se realizarán quices y tres exámenes parciales para evaluar el avance y asimilación de

los contenidos del curso.

Se realizará un proyecto o tarea especial en grupos de tres; en este proyecto se

sintetizará los conocimientos adquiridos hasta el momento.

Las tareas se reciben únicamente en la fecha asignada y se deben entregar al profesor al

inicio de la lección, no se revisarán tareas que se entreguen tarde.

Para aprobar el curso es OBLIGATORIO ENTREGAR TODAS LAS TAREAS y EL

PROYECTO.

14. EVALUACIÓN

Quices y Tareas 15%

Promedio de los tres parciales 70%

Proyecto o Tarea especial 15%

Los estudiantes que obtengan una nota final de 6.0 o 6.5 tienen derecho a un examen de

ampliación.

15. BIBLIOGRAFÍA

Norton, Robert L. Diseño de maquinaria. Cuarta edición, 2009. Editorial

Mc Graw Hill, México (Libro de texto).


104

Shigley y Uicker. Teoría de máquinas y mecanismos.1988Editorial Mc

Graw Hill, México.

Erdman, Arthur G. Diseño de Mecanismos. Tercera edición, 1998.Editorial

Prentice Hall, México.


105

DINAMICA DE MAQUINAS IM-0429

PROGRAMA DEL CURSO

1. GENERALIDADES

1.1. Departamento Diseño

1.2. Nombre del Curso Dinámica de Máquinas

1.3. Sigla IM-0429

1.4. Profesor (a)

1.5. Número de créditos 3

1.6. Requisitos IM-0329

1.7. Ciclo y año

1.8. Horario

1.9. Horas de teoría 4 horas por semana

2. JUSTIFICACIÓN DEL CURSO

El objetivo principal de éste curso es entender, poder plantear y resolver, desde el

punto de vista físico-matemático, el equilibrio dinámico de cuerpos rígidos. Para lograr

esto es necesario el estudio en profundidad de la Segunda Ley de Newton,

específicamente el estudio de la cinemática (desplazamiento, velocidad y aceleración) y

de la cinética (fuerzas y torques) que plantea esa ecuación. Se estudian también métodos

alternos, todos derivados de la Segunda Ley de Newton, para resolver situaciones

específicas. El otro gran objetivo de éste curso es desarrollar en el estudiante habilidades

de análisis, síntesis y solución de problemas, las cuales le permitirán en el futuro dar

soluciones profesionales a los problemas prácticos con que se enfrente durante el

ejercicio de su profesión. El curso le proporcionará al estudiante una base fundamental

para el estudio de temáticas más avanzadas en ingeniería.

3. OBJETIVO GENERAL

Introducir al estudiante en el estudio de las correlaciones existentes entre fuerzas

aplicadas, la masa de los elementos y el movimiento de mecanismos y las máquinas. Al

final del curso el estudiante debe contar con la habilidad por poder determinar las fuerzas

que provocan el movimiento de las maquinas.


106

4. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

4.1. Describir las condiciones necesarias para el equilibrio de un cuerpo.

4.2. Utilizar herramientas gráficas en la solución de problemas.

4.3. Estudiar la transmisión de fuerzas en elementos de maquinaria.

4.4. Estudiar los conceptos de fricción, balanceo y vibraciones

4.5. Analizar el comportamiento dinámico de los mecanismos.

4.6. Estudiar la respuesta dinámica de las máquinas.

4.7. Analizar la teoría de los volantes y gobernadores.

5. CONTENIDOS DEL CURSO

Semana Tema CRONOGRAMA Y CONTENIDO DEL CURSO

1,2 1 ANÁLISIS ESTÁTICO DE FUERZAS

Equilibrio de fuerzas

Polígono Funicular

Análisis gráfico de velocidades y aceleraciones

3 2 ANÁLISIS DINÁMICO DE MECANISMOS

Análisis vectorial de velocidades y aceleraciones

Método híbrido, análisis gráfico y vectorial

Definición de ecuaciones genéricas para el movimiento de un mecanismo

4 3 Utilización de Hojas de Cálculo para análisis de movimiento

Análisis de movimiento con el software SAM ®

5,6 4 Análisis de fuerzas en mecanismos

Cálculo del estado de carga de un eslabón en movimiento

Identificación de posiciones críticas para cada elemento de un mecanismo

Uso de Hojas de Cálculo de Excel para el análisis de fuerzas

7 5 Utilización de software para el cálculo de momentos de inercia

8,9 6 Métodos de Energía en 2 dimensiones

Energía Cinética


107

Energía Potencial

Trabajo producido por fuerzas y pares

Conservación de la energía mecánica

Momentum angular

Impulso y cantidad de movimiento

10 7 Métodos de energía en 3 dimensiones

11 8 Centro de percusión

12 9 Cojinetes

13,14 10 Vibraciones Mecánicas

Balanceo estático de rotores

Balanceo dinámico de máquinas rotativas

15,16 11 Sistemas de regulación de velocidad

Gobernadores

Volantes de inercia

Frenos mecánicos

Frenos regenerativos

6. ACTIVIDADES DEL CURSO

El profesor realizará una exposición de la teoría que fundamenta los temas, además

se dará solución a algunos problemas para complementar y comprender mejor los

conceptos teóricos desarrollados. El estudiante deberá estudiar, previamente, la teoría

que se desarrollará en clase de acuerdo a las instrucciones del profesor y el cronograma

del curso.

El curso se impartirá en 16 semanas aproximadamente, a razón de 4 horas por

semana; mediante exposición oral de los temas. Cada uno de los temas se

complementará con lecturas adicionales y asignación de trabajos voluntarios para la casa,

estas actividades van ser complementadas con el uso de alguna herramienta de computo

como hojas electrónicas, software de análisis gráfico o software especializado. El


108

estudiante debe desarrollar metodologías numéricas propias para algunas aplicaciones de

manera que le permitan tener una mayor compresión de la operación de las máquinas.

Se deberá hacer un proyecto en grupos donde se pondrá en práctica algunos de los

conceptos estudiados, complementado con la creatividad y aporte de los estudiantes.

7. NORMAS DE EVALUACIÓN

Quices y tareas 10%

Exámenes Parciales 60%

Proyecto 30%

100%

Los exámenes deberán realizarse en cuadernos de examen, no se aceptará hojas

sueltas. Los alumnos que obtengan un promedio final de 6.0 o 6.5 tendrán derecho a un

examen de reposición que comprenderá toda la materia.

8. BIBLIOGRAFÍA Y REFERENCIAS

8.1. Shigley y Vicker, TEORIA DE MAQUINAS Y MECANISMOS

8.2. Thompson, W.t. TEORIA DE VIBRACIONES APLICACIONES

8.3. Norton. DISENO DE MAQUINAS Y MECANISMOS

8.4. Software Microsoft Excel ®, SAM, Matlab, TK Solver, Autodesk Inventor

®.


109

ANEXO D ENCUESTA DE OPINION DIRIGIDA A

ESTUDIANTES

Encuesta para estudiantes sobre el diseño y construcción de material didáctico para los cursos del área de diseño mecánico de la Carrera de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Costa Rica

Introducción: Buenos días, esta encuesta está dirigida a los estudiantes de la carrera de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Costa Rica. El Objetivo es determinar la percepción de los estudiantes sobre el contacto con herramientas didácticas que les permita interactuar de forma directa con los mecanismos y elementos de máquina estudiados en clase.

Por favor lea con cuidado cada una de las preguntas y responda honestamente, la encuesta es confidencial y su uso es estrictamente académico.

Como aspecto importante a considerar no tome en cuenta los audiovisuales como parte del material didáctico.

1. Sexo:

1. Hombre

2. Mujer

2. Edad (en años)

3. Sede a la que pertenece:

1. Rodrigo Facio

2. Interuniversitaria


110

4. Año de carrera completado

1. Primer año

2. Segundo año

3. Tercer año

4. Cuarto año

5. ¿Cuáles cursos ha llevado del área de diseño mecánico?

1.Mecánica I

2. Mecánica II

3. Mecanismos

4.Dinámica de máquinas

5. Mecánica del Sólido I

6. Elementos de Máquinas I

7.Elementos de Máquinas II

6. ¿En cuáles cursos que haya llevado, el profesor utilizó material didáctico durante sus clases?

Mecánica I

Mecánica II

Mecanismos





7. Comente ¿cuál ha sido su experiencia en el uso de material didáctico en los cursos de la carrera de Ingeniería Mecánica? ¿Cree usted que los materiales didácticos facilitaron la comprensión de la materia?


Desacuerdo


111


De acuerdo


¿Cree usted que los materiales didácticos facilitaron el estudio de la materia para las pruebas?


Desacuerdo


De acuerdo


¿Cree usted que los materiales didácticos lo motivaron a aprender sobre el tema que se explicaba?


Desacuerdo


De acuerdo


¿Cree usted que los materiales didácticos lo ubicaron en una perspectiva más real del tema de estudio?


Desacuerdo


De acuerdo


¿Cree usted que los materiales didácticos lo ayudan a recordar los temas de estudio con facilidad?


Desacuerdo


112


De acuerdo


8. ¿En cuáles cursos cree usted que habría sido beneficioso utilizar material didáctico?

Mecánica I

Mecánica II

Mecanismos





Otro:

9. ¿Cómo cree usted que mejoraría la comprensión de temas de los cursos con el uso de material didáctico? 10. ¿Qué tipo de material didáctico recomendaría usted para los cursos del área de diseño mecánico de la carrera de Ingeniería Mecánica? 11. Cree que los materiales didácticos deben ser de uso exclusivo de:

Profesor

Estudiante

Ambos

12. Cree que los estudiantes deben hacer uso del material didáctico por medio de:

prácticas de laboratorio programadas

o solo manipularlos libremente


113

ANEXO E ENCUESTA DIRIGIDA A PROFESORES DE LA

ESCUELA DE INGENIERIA MECANICA

La siguiente encuesta es para diagnosticar el uso maquetas mecánicas o modelos tridimensionales como material didáctico en los cursos del área de diseño mecánico, de la carrera de Ingeniería Mecánica.

1- Qué cursos del área de diseño mecánico ha impartido usted?

Selecciona todos los que correspondan.

o Mecánica I o Mecánica II o Mecanismos o Mecánica del Sólido I o Dinámica de Máquinas o Elementos de Máquinas I o Elementos de Máquinas II

2- Ha contado en sus cursos con algún tipo de maquetas, modelos mecánicos tridimensionales, mecanismos o elementos reales de máquinas como material didáctico? Si su respuesta es NO, pase a la pregunta 5. Selecciona todos los que correspondan.

o No o Si

3- Si su respuesta a la pregunta anterior fue afirmativa, por favor explique.


114

4- Considera que el uso de maquetas o modelos mecánicos tridimensionales facilita a sus estudiantes la compresión de los temas que se cubren en clase?


o Si o No

5- Considera que el uso de maquetas o modelos mecánicos tridimensionales ayudaría a sus estudiantes a aumentar su nivel de compresión de los temas vistos en clase? Selecciona todos los que correspondan.

o Si o No

6- Cuáles de las siguientes maquetas mecánicas considera usted que podrían ser útiles en el desarrollo de los cursos que imparte? Selecciona todos los que correspondan.

o Sistemas de transmisión de movimiento por medio de fajas y poleas o Sistemas de transmisión de movimiento por medio de piñones y cadenas o Sistemas de transmisión de movimiento por medio de unión de cardán o

universal o Sistemas de transmisión de movimiento por medio de rueda de ginebra o Sistemas de transmisión de movimiento por medio de trenes de engranajes o Mecanismos de levas con diferentes tipos de seguidor o Simulador de vibraciones mecánicas o Simulador para balanceo estático de máquinas rotativas o Otro:

7- Si la Escuela de Ingeniería Mecánica contara con maquetas mecánicas, considera que deberían ser para:


o Uso exclusivo de los profesores o Uso exclusivo de los estudiantes o Uso compartido

8- Considera que el uso de maquetas mecánicas por parte de los estudiantes debe ser:


115


o Solo en prácticas de laboratorio programadas o Solo para manipulación libre en clase o Las dos anteriores o Otro:

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